JP6324029B2 - 加熱調理器用の温度検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、加熱調理器に固定状に立設される固定側支持体と、前記加熱調理器の載置部に載置される被加熱物の底部が当接するのに伴って押し下げられるように、昇降自在で且つ上方側に復帰付勢された状態で前記固定側支持体の上端部に支持された移動側支持体と、前記移動側支持体の前記被加熱物が当接する部位に当接体を設け、当該当接体の裏面に抵抗検出素子を備えて構成され、前記抵抗検出素子と当該抵抗検出素子の抵抗値を検出する抵抗値検出手段を備え、
前記移動支持体が下側位置に位置する状態で回路を開く被加熱物検出手段を前記抵抗検出素子に対して並列に備えた加熱調理器用の温度検出装置被加熱物検出手段、及びその使用方法に関する。

かかる加熱調理器用の温度検出装置は、コンロや炊飯器等の加熱対象である被加熱物を加熱する形態の加熱調理器に使用される。このような加熱調理器は、被加熱物の温度を検出するための温度検出機能と、当該被加熱物が正常に収納・載置されているかを検出する、所謂「鍋あり検出」機能とが備えられている。後者の機能は、真に被加熱物が所定位置に載置されている状態で加熱手段を働かせるための機能であり、前者の機能は、主に、被加熱物の過熱防止を図るための機能である。

例えば、特許文献１に開示の温度検出装置は、環状の電熱板８０（加熱手段）を備えた炊飯器において、その加熱手段で加熱される内鍋７０（被加熱物に相当）の底部の温度を検出するために用いるものであり、外鍋６０（固定側支持体に相当）内に載置される内鍋７０の底部にホルダ１１（当接体に相当）を当接させることが可能なように、支持筒としての外ケース２０を環状の加熱手段の内部に配設して、温度検出装置にてホルダ１１頭部の温度を被加熱物の温度として検出するようになっている。
このような加熱調理器用の温度検出装置においては、ホルダ１１を上方向に付勢するコイルばね５０（付勢手段に相当）が用いられている（特許文献１）。

本明細書の図２（ａ）（ｂ）は特許文献１の図３及び図６を転記したものである。
この特許文献１に開示の温度検出装置では、ホルダ１１の頭部に配置されたサーミスタ４０の抵抗値を検出することにより、内鍋の底部の温度を検出することができる。
一方、このサーミスタ４０に対して並列に接続されるリードスイッチ３０が設けられ、内鍋の外鍋内への載置により、外ケース２０に設けられた磁石２２に、リードスイッチ３０が感応することで、サーミスタ４０との合成抵抗値を検出可能となり、その合成抵抗値に基づいて「鍋あり検出」を行なうことができる。

この状態で、合成抵抗値を加熱制御部１００側で検出することにより、内鍋７０の温度（具体的には内鍋の底部の温度）も適切に検出できる。

本明細書の図３は特許文献２の図１１を転記したものである。ただし、サーミスタ５に関しては、二点鎖線で特許文献１の図１に倣って追記した。
特許文献２も同様に、サーミスタ５とリードスイッチ３７との組合せで、所定位置に載 置された状態の鍋の温度を適切に検出することができる。特許文献２に開示の技術では 、サーミスタ５が円筒１７の頭部に設けられるが、リードスイッチ３７は、当該サーミ スタ５のリード線３０の基端側に配置され、リード線３０の下降移動に従ってリードス イッチ３７が移動して、サーミスタ５の抵抗値を検出可能とする構成が採用されている 。

これら両特許文献１、２は温度検出用のサーミスタが正常に働いている状態に関する技術であり、サーミスタが開放故障している或いは短絡故障している場合の故障検出に関しては特に述べられていない。

実開平０５−０６０４１５号公報 特開２００６−３４７８３号公報

本明細書の図４（ａ）（ｂ）に、特許文献１に開示された温度検出装置の機能構成を模式的に示した。図４（ａ）は、鍋１が所定位置に載置された「鍋あり時」の状態を示す図面であり、図４（ｂ）は、鍋１が載置されていない「鍋なし時」の状態を示す図面である。
これらの図を比較すると、「鍋あり時」は、「鍋なし時」と比較して、移動側支持体２が付勢手段３の付勢力に抗して下降しており、リードスイッチ４が回路を開いて、サーミスタ５の抵抗値を、抵抗値検出手段１０ａにより検出可能な状態にしていることが判る。

以下、本願が問題とする上述のサーミスタの故障検出技術に関して説明する。
先にも示したように、サーミスタの故障としては「開放故障」と「短絡故障」があるが、現行の技術では「鍋あり時」と「鍋なし時」とにおいて、それぞれの故障が起こっていると、以下のような状況となる。この状況について、図４には、検出可能な情報のみを記載している。

「鍋ありの時」
サーミスタが開放故障
抵抗値検出手段により検出される抵抗値が無限大となり、検出できる。
サーミスタが短絡故障
抵抗値検出手段により検出される抵抗値が、「鍋なし」時と同じ０となり、検出できない。

抵抗値検出手段により検出される抵抗値が、本来のサーミスタの抵抗値ＲＳΩを含み、当該正常抵抗値ＲＳΩに近い一定の範囲内にある場合には、サーミスタは正常であり、「鍋あり」と判定される。

「鍋なしの時」
サーミスタが開放故障
抵抗値検出手段により検出される抵抗値が「鍋なし」時の抵抗値と同じ０となり、検出できない。
サーミスタが短絡故障
抵抗値検出手段により検出される抵抗値が「鍋なし」時の抵抗値と同じ０となり、検出できない。

抵抗値検出手段により検出される抵抗値が、０であれば正常で「鍋なし」と判定される。

以上より、抵抗値により温度を検出する温度検出素子として抵抗検出素子を採用する構成では、例えばサーミスタ等を採用することで、温度検出装置の価格は抑えられるが、当該抵抗検出素子の故障検出（特に短絡故障）ができない。

本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、被加熱物の有り無しを検出する「鍋あり」検出機能と、載置状態にある被加熱物の温度を検出する温度検出機能とを備えた温度検出装置において、抵抗検出素子の短絡故障をも検出することが可能な温度検出装置を得ることにある。

この目的を達成するために、本発明による加熱調理器用の温度検出装置の第一の特徴構成は、加熱調理器に固定状に立設される固定側支持体と、前記加熱調理器の載置部に載置される被加熱物の底部が当接するのに伴って押し下げられるように、昇降自在で且つ上方側に復帰付勢された状態で前記固定側支持体の上端部に支持された移動側支持体と、前記移動側支持体の前記被加熱物が当接する部位に当接体を設け、当該当接体の裏面に抵抗検出素子を備えて構成され、
前記抵抗検出素子の抵抗値を検出する抵抗値検出手段を備えるとともに、
前記移動支持体が下側位置に位置する状態で回路を開く被加熱物検出手段を前記抵抗検出素子に対して並列に備えた加熱調理器用の温度検出装置であって、
前記抵抗検出素子の一方の端子と並列接続される前記被加熱物検出手段の一方の端子との間に故障検出用の補助抵抗を前記抵抗検出素子に直列に設け、
前記抵抗値検出手段が、直列配置される前記抵抗検出素子と前記補助抵抗との合成抵抗値を検出するように構成され、
前記合成抵抗値を判定する判定手段が、
前記抵抗値検出手段により検出される合成抵抗値が、前記補助抵抗の抵抗値をＲＨ、前記抵抗検出素子の抵抗値をＲＳとして、正常抵抗値ＲＳ＋ＲＨを含み、当該正常抵抗値に近い一定の範囲内にある場合に、
前記被加熱物が前記当接体上に載置され、前記合成抵抗値により被加熱物の温度が検出可能と判定し、
前記抵抗値検出手段により検出される合成抵抗値が、無限大を含み、所定値以上である場合に、前記抵抗検出素子が開放故障である可能性があると判定し、
前記抵抗値検出手段により検出される合成抵抗値が、０を含み、所定値以下である場合に、前記抵抗検出素子が短絡故障である可能性があると判定し、
前記補助抵抗の抵抗値が前記抵抗検出素子の抵抗値に対して、室温に於けるオーム表示の抵抗値で１／１０以下とされ、
温度演算手段が、前記合成抵抗値と温度との変換情報に基づいて、前記合成抵抗値から温度を求めることを特徴とする。

本願に係る加熱調理器用の温度検出装置には、従来装置に設けられていた、抵抗検出素子、それと並列接続された被加熱物検出手段及び抵抗値検出手段の他に、故障検出用の補助抵抗が備えられる。この補助抵抗は、被加熱物検出手段に対して抵抗検出素子側に抵抗検出素子と直列に設けられる。結果、先の従来技術の検出形態の記載形式に倣って記載すると、以下のよう働くこととなる。

「鍋ありの時」
抵抗検出素子が開放故障
抵抗値検出手段により検出される抵抗値が無限大となり、検出できる。
抵抗検出素子が短絡故障
抵抗値検出手段により検出される抵抗値が補助抵抗の抵抗値ＲＨとなり、検出できる。

抵抗値検出手段により検出される抵抗値が、正常抵抗値（ＲＳ＋ＲＨ）を含み、当該正常抵抗値に近い一定の範囲内にある場合には、抵抗検出素子は正常であり、鍋ありと判定できる。ここで、抵抗検出素子の抵抗値をＲＳとする。

「鍋なしの時」
抵抗検出素子が開放故障
抵抗値検出手段により検出される抵抗値が「鍋なし」時の抵抗値と同じ０となり、検出できない。
抵抗検出素子が短絡故障
抵抗値検出手段により検出される抵抗値が「鍋なし」時の抵抗値と同じ０となり、検出できない。

抵抗値検出手段により検出される抵抗値が０であれば、正常で、「鍋なし」と判定できる。

従って、「鍋なしの時」には、従来同様に検出できないが、「鍋あり時」において「開放故障」と「短絡故障」との両方を抵抗値検出手段により検出される合成抵抗に基づいて有限値として検出することができる。

また、補助抵抗の抵抗値を、抵抗検出素子の抵抗値より十分に小さくすることにより、抵抗値検出手段により検出される合成抵抗値は、事実上、抵抗検出素子の抵抗値に近い値となるため、検出される合成抵抗値から従来型の補助抵抗を使用しない場合に使用してきた抵抗値−温度換算指標に近似の指標を使用して温度を求めることができる。

即ち、前記抵抗値検出手段により検出される抵抗値が、前記補助抵抗の抵抗値をＲＨ、前記抵抗検出素子の抵抗値をＲＳとして、正常抵抗値（ＲＳ＋ＲＨ）を含み、当該正常抵抗値に近い一定の範囲内にある場合に、前記抵抗値により被加熱物の温度が検出可能と判定する。

本願に係る加熱調理器用の温度検出装置では、直列配置される抵抗検出素子と補助抵抗との合成抵抗が抵抗値検出手段により検出される。そして、その合成抵抗値は、抵抗検出素子が正常に働いている状態では合成抵抗（ＲＳ＋ＲＨ）となる。
そこで、抵抗値検出手段により検出される抵抗が、正常抵抗値（ＲＳ＋ＲＨ）を含み、当該正常抵抗値に近い一定の範囲内にある場合に、当該検出される抵抗値により被加熱物の温度が検出可能と判定することができる。ここで、一定の範囲とは、補助抵抗の抵抗値を２０Ω程度、抵抗検出素子の抵抗値を４００ｋΩ程度として、１６８０ｋΩ〜１．８２ｋΩとすることができる。

つまり、これまで説明してきた抵抗値検出手段から抵抗値出力を得て、その抵抗値が、正常抵抗値（ＲＳ＋ＲＨ）を含み、当該正常抵抗値に近い一定の範囲内にある場合に、前記抵抗値により被加熱物の温度が検出可能と判定する判定手段を設けておけばよい。

また、前記抵抗値検出手段により検出される抵抗値が無限大を含み、所定値以上の範囲内にある場合に、前記抵抗検出素子が開放故障である可能性があると判定し、
前記抵抗値検出手段により検出される抵抗値が０を含み、所定値以下の範囲内にある場合に、前記抵抗検出素子が短絡故障である可能性があると判定する。

本願に係る加熱調理器用の温度検出装置では、直列配置される抵抗検出素子と補助抵抗との合成抵抗が抵抗値検出手段により検出される。
そして、その合成抵抗値は、抵抗検出素子が開放故障の場合は無限大となる。
そこで、抵抗値検出手段により検出される抵抗が、無限大を含み、所定値以上の範囲内にある場合に、抵抗検出素子が開放故障状態にあると判定することができる。ここで、所定値とは、補助抵抗の抵抗値を２０Ω程度、抵抗検出素子の抵抗値を４００ｋΩ程度として、４０００ｋΩ程度の抵抗値とすることができる。

一方、その合成抵抗値は、抵抗検出素子が短絡故障の場合は合成抵抗０となる。
そこで、抵抗値検出手段により検出される抵抗が、０を含み、所定値以下の範囲内にある場合に、前記抵抗検出素子が短絡故障である可能性があると判定することができる。ここで、所定値とは、補助抵抗の抵抗値を２０Ω程度、抵抗検出素子の抵抗値を４００ｋΩ程度として、３０Ω程度とすることができる。

つまり、これまで説明してきた抵抗値検出手段から抵抗値出力を得て、その抵抗値が、無限大を含み、所定値以上の範囲内にある場合に、前記抵抗検出素子が開放故障である可能性があると判定し、前記抵抗値検出手段により検出される抵抗値が０を含み、所定値以下の範囲内にある場合に、前記抵抗検出素子が短絡故障である可能性があると判定する判定手段を設けておけばよい。

本発明に係る加熱調理器用の温度検出装置の概略構成を示す模式図 特許文献１に開示の温度検出装置の概略構成を示す図 特許文献２に開示の温度検出装置の概略構成を示す図 従来技術に係る温度検出装置の概略構成を示す模式図

本願の実施形態を、以下に図面に基づいて説明する。
図１は、先に説明した図４に対応する温度検出装置１００の概略構成を示す模式図である。
同図は、加熱調理器の加熱部の近傍の構造を模式的に示したものであり、図１（ａ）が加熱調理器に加熱対象である鍋１（被加熱物である調理容器の一例）を載置した状態を示しており、図１（ｂ）が鍋１が載置されることなく、移動側支持体２が付勢手段３により上昇移動された状態を示している。

本願に係る温度検出装置１００の周部には、上方に載置される鍋１（被加熱物の一例）を加熱するための加熱手段６である環状のヒータが設けられており、鍋１の載置状態で、鍋１の底面がヒータの上面に当接するとともに、温度検出装置１００の移動側支持体２の頭部（当接部８）に当接して、当該移動側支持体２を下降移動するように構成されている。

図１に示すように、温度検出装置１００は、上下方向の位置が固定される固定側支持体７に、サーミスタ５を備える当接体８を設けた移動側支持体２を上下動自在に設けると共に、当該当接体８を上方向に付勢する付勢手段３を備え、加熱される被加熱物１に当接した当接体８が、移動側支持体３の上下動可動範囲において前記被加熱物１の上下動に追随して上下して常時前記被加熱物１の底面に当接するように構成されている。

さらに、図１からも判明するように、固定側支持体７に、サーミスタ５と当該サーミスタ５の抵抗値を検出する抵抗値検出手段１０ａを備えるとともに、移動側支持体３が前記下側位置に位置する状態で、内部回路を開くリードスイッチ４を、前記サーミスタ５に並列に備えて構成されている。即ち、前記サーミスタ５の両方の端子と前記抵抗値検出手段１０ａの両方の端子との間にリードスイッチ４が並列に配設されている。そして、当該リードスイッチ４に対してサーミスタ５側に、故障検出用の補助抵抗９がサーミスタ５と直列に設けられている。固定側支持体７の所定位置に磁石７ａが設けられ、リードスイッチ４が、図１の構成において下降位置に位置された場合に、リードスイッチ４が磁石７ａに感応して内部回路を開くことで、抵抗値検出手段１０ａによりサーミスタ５と補助抵抗９との合成抵抗Ｒを検出可能となる。

図１においては、サーミスタ５とリードスイッチ４とを近接した状態で描いているが、サーミスタ５は当接体８の直下（被加熱物の底に対して当接体８の裏側になる位置）に設ける必要があるが、リードスイッチ４は、特許文献２の図１に示されるように、当接体８からかなり離れた下側の位置に下降・上昇可能に設けてもよいし、特許文献２の図１１に示されるように、下方から横方向にずれた位置に横方向に移動可能に設けてもよい。
移動側支持体２は、特許文献１に示されるように当接体と一体移動する筒体或いは、特許文献２に示されるようにサーミスタ５のリード線を含むものとしてもよい。

温度検出装置を構成する各素子の電気的特性は、以下の通りである。

サーミスタ５の抵抗値 ： 室温で４００ｋΩ程度

補助抵抗９の抵抗値ＲＨ：室温で２０Ω

従って、この例では、補助抵抗９の抵抗値ＲＨがサーミスタ５の抵抗値ＲＳに対して、室温に於けるオーム表示の抵抗値とした場合に１０倍以上小さくされている。即ち、（ＲＨ＝２０Ω／ＳＨ＝４００ｋΩ）＜ １/１０となっている。

さらに、図１からも判明するように、本願に係る温度検出装置１００の制御部１０には、抵抗値検出手段１０ａ、判定手段１０ｂ、温度演算手段１０ｃが設けられている。判定手段１０ｂは、鍋の有無の判定である「鍋あり判定」と故障要因の判定である「故障判定」を行なうように構成されている。
そして、鍋ありの状態で、温度演算手段１０ｃにより演算される温度に従って、加熱制御手段１１が加熱手段６に対する加熱指令を発する構成とされている。

以下、ここの手段に関して説明する。
抵抗値検出手段１０ａ
この手段１０ａは、検出回路にかかっている電圧と電流との関係から直列接続されたサーミスタ５と補助抵抗９との合成抵抗Ｒを求める。

判定手段１０ｂ
この手段１０は「鍋あり判定」と「故障判定」とを行なうが、「鍋あり判定」にあっては、抵抗値検出手段１０ａにより検出される抵抗値である合成抵抗値Ｒが、正常抵抗値（ＲＳ＋ＲＨ）を含み、当該正常抵抗値に近い一定の範囲内にある場合に、当該合成抵抗値により被加熱物の温度が検出可能な正常状態と判定する。
ここで、一定の範囲とは、補助抵抗の抵抗値ＲＨを２０Ω程度、室温でのサーミスタの抵抗値ＲＳを４００ｋΩ程度として、１６８０ｋΩ〜１．８２ｋΩとしている。

一方「故障判定」にあっては、抵抗値検出手段１０ａにより検出される合成抵抗値Ｒが無限大を含み、所定値以上の範囲内にある場合に、サーミスタ５が開放故障である可能性があると判定する。具体的には、合成抵抗値Ｒが４０００ｋΩ以上であるとき、サーミスタ５が開放故障である可能性があると判定する。

さらに、抵抗値検出手段１０ａにより検出される抵抗値が０を含み、所定値以下の範囲内にある場合に、前記抵抗検出素子が短絡故障である可能性があると判定する。具体的には、合成抵抗Ｒが３０Ω以下であるとき、抵抗検出素子が短絡故障である可能性があると判定する。

温度演算手段１０ｃ
この温度演算手段１０ｃには、抵抗値検出手段１０ａにより検出される合成抵抗値Ｒと温度との変換情報が記憶されており、検出される合成抵抗値Ｒから温度を求める。
この変換情報は、基本的には、本例の場合、補助抵抗９の抵抗値ＲＨがサーミスタ５ の抵抗値ＲＳに対してΩオーダで１０倍以上小さい（１／１０以下）ため、従来使用されてきた変換指標とほぼ同等な指標である。

加熱制御手段１１
この加熱制御手段１１には、鍋ありの場合、温度演算手段１０ｃから温度情報が入力され、鍋なしの場合、判定手段１０ｂから鍋なしの情報が入力される。
従って、鍋ありの場合で、所定の調理指令を受けている場合は、温度情報に基づいて加熱指令を生成して加熱手段６に送ることとなる。鍋なしの場合は、鍋ありの情報が入るまで、さらに調理情報を受けるまで待つこととなる。

以上の構成により、鍋の有り無しを検出する鍋検出機能と、載置状態にある鍋の温度を検出する温度検出機能を備えた温度検出装置１００において、抵抗検出素子の開放故障をも検出することが可能な温度検出装置を提供することができた。

〔別実施形態〕

以下、別実施形態について列挙する。
（１）上記実施形態では、本発明による加熱調理器用の温度検出装置をは、ガスドロップインコンロ、電気コンロ、炊飯器等、被加熱物を加熱手段上に載置して加熱される構成の任意の加熱調理器に適用可能である。
（２）上記の実施形態では、当接体の下部に所謂サーミスタを配置して被加熱物の温度検出の用に供したが、温度に応じてその抵抗値が変わる素子であれば、任意の抵抗検出素子を採用できる。
（３）上記の実施形態では、サーミスタと抵抗値検出手段との間にリードスイッチを配置し、このリードスイッチが当接体の下降に従って、固定側支持体の所定箇所に配置されが磁石に感応して、自身のスイッチを開く（電気的に切断する）構成を示した。
このように、抵抗値検出手段によりサーミスタの抵抗値を検出可能とする構成に関しては、以下のような構成を採用することもできる。
ａ リードスイッチと磁石との間に一定の距離を設けて固定側支持体に配置しておき、リードスイッチと磁石とのみでは、リードスイッチが閉成されたままの構成を採用する。そして、移動側支持体と一体に移動する磁気遮蔽体を、リードスイッチと磁石との間に進入可能に構成し、当接体（移動側支持体）の下降位置への移動に伴って当該磁気遮蔽体が両者間に進入して、リードスイッチが開成されるものとすることもできる。
ｂ リードスイッチと磁石とを固定側支持体に配置しておき、移動側支持体と一体に移動する磁気遮蔽体が、リードスイッチと磁石との間に進入した状態でリードスイッチが開閉されており、当接体（移動側支持体）の下降位置への移動に伴って当該磁気遮蔽体が両者間から離脱して、リードスイッチが閉成されるものとすることもできる。

１ 鍋（被加熱物）
２ 移動側支持体
３ 付勢手段
４ リードスイッチ（被加熱物検知手段）
５ サーミスタ（抵抗検出素子）
６ ヒータ（加熱手段）
７ 固定側支持体
７ａ 磁石
８ 当接体
９ 故障検出用の補助抵抗
１０ 制御部
１０ａ 抵抗値検出手段
１０ｂ 判定手段
１００ 温度検出装置

Claims (1)

1. 加熱調理器に固定状に立設される固定側支持体と、前記加熱調理器の載置部に載置される被加熱物の底部が当接するのに伴って押し下げられるように、昇降自在で且つ上方側に復帰付勢された状態で前記固定側支持体の上端部に支持された移動側支持体と、前記移動側支持体の前記被加熱物が当接する部位に当接体を設け、当該当接体の裏面に抵抗検出素子を備えて構成され、
   前記抵抗検出素子の抵抗値を検出する抵抗値検出手段を備えるとともに、
   前記移動支持体が下側位置に位置する状態で回路を開く被加熱物検出手段を前記抵抗検出素子に対して並列に備えた加熱調理器用の温度検出装置であって、
   前記抵抗検出素子の一方の端子と並列接続される前記被加熱物検出手段の一方の端子との間に故障検出用の補助抵抗を前記抵抗検出素子に直列に設け、
   前記抵抗値検出手段が、直列配置される前記抵抗検出素子と前記補助抵抗との合成抵抗値を検出するように構成され、
   前記合成抵抗値を判定する判定手段が、
   前記抵抗値検出手段により検出される合成抵抗値が、前記補助抵抗の抵抗値をＲＨ、前記抵抗検出素子の抵抗値をＲＳとして、正常抵抗値ＲＳ＋ＲＨを含み、当該正常抵抗値に近い一定の範囲内にある場合に、
   前記被加熱物が前記当接体上に載置され、前記合成抵抗値により被加熱物の温度が検出可能と判定し、
   前記抵抗値検出手段により検出される合成抵抗値が、無限大を含み、所定値以上である場合に、前記抵抗検出素子が開放故障である可能性があると判定し、
   前記抵抗値検出手段により検出される合成抵抗値が、０を含み、所定値以下である場合に、前記抵抗検出素子が短絡故障である可能性があると判定し、
   前記補助抵抗の抵抗値が前記抵抗検出素子の抵抗値に対して、室温に於けるオーム表示の抵抗値で１／１０以下とされ、
   温度演算手段が、前記合成抵抗値と温度との変換情報に基づいて、前記合成抵抗値から温度を求める加熱調理器用の温度検出装置。

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