JP6690079B2

JP6690079B2 - 加熱調理器

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Publication number: JP6690079B2
Application number: JP2016103707A
Authority: JP
Inventors: 加古　英徳; 英徳加古; 小林　幸久; 幸久小林; 智志木村; 岡村　嘉夫; 嘉夫岡村; 関谷　一芳; 一芳関谷; 均宿野; 崇之田中
Original assignee: Toshiba Home Technology Corp
Current assignee: Toshiba Home Technology Corp
Priority date: 2016-05-24
Filing date: 2016-05-24
Publication date: 2020-04-28
Anticipated expiration: 2036-05-24
Also published as: JP2017211122A

Description

本発明は、本体内部に備えた加熱手段により、調理室内に入れられた被調理物を加熱調理する加熱調理器に関する。

従来、例えば特許文献１には、商用電源からの交流入力電圧ラインにカレントトランスの一次巻線を挿入接続して入力電流を検出すると共に、入力電圧に比例して電源トランスの二次巻線に誘起された電圧から、制御手段に動作電圧を供給することで、その制御手段が加熱手段を制御して加熱調理を行なう加熱調理器としてのオーブンレンジが開示されている。

特開２０１５−２０３５４３号公報

上述したオーブンレンジでは、交流入力電圧のばらつき（例えば、家庭用の商用電源からの交流１０１Ｖ±５Ｖ）があっても、加熱手段が的確に出力を保って調理室内の被調理物を加熱調理できるように、上述したカレントトランスによる電流検出信号の他に、電源トランスの二次巻線に発生する電圧をダイオードブリッジで整流し、この整流した電圧から得られた電圧検出信号を制御手段に送り出して、入力電圧の値を監視する構成となっている。

しかし、加熱調理器としての小型化や軽量化などのために、特許文献１のような電源トランスに代わり、スイッチング素子とスイッチングトランスとを組み合わせた回路方式では、スイッチングトランスの二次巻線に発生する電圧をダイオードブリッジで整流しても、入力電圧の値に応じた電圧レベルの電圧検出信号を生成することができない。とりわけ、オーブン機能用の熱風ヒータのみならず、電子レンジ機能用のマイクロ波発生装置、グリル機能用のグリルヒータ、スチームヒータ機能用の蒸発用ヒータなどの複数の加熱手段を備える加熱調理器においては、制御手段がそれぞれの加熱手段を適切に制御するために、交流入力電圧の監視が必要となる。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、交流電源の入力電圧値を正しく監視して、入力電圧の変動があっても、加熱手段からの出力を的確に保つ制御を実現できる加熱調理器を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、調理室に入れられた被調理物を、加熱手段により加熱調理する加熱調理器であって、交流電源からの入力電圧を整流平滑する整流平滑手段と、前記整流平滑手段からの直流電圧が一次巻線に印加されるスイッチングトランスと、前記一次巻線に印加する直流電圧をオン／オフするスイッチング素子と、前記入力電圧の波形に応じた矩形波信号を出力する検知素子と、温度情報を検出するための温度情報検出手段と、前記矩形波信号の時間幅から前記入力電圧を監視し、当該入力電圧の監視結果に加えて、前記温度情報に基づき前記加熱手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記温度情報検出手段により検出される前記温度情報を取り込んで、前記時間幅の変動を補償する構成とし、前記検知素子は発光素子と受光素子とを組み合わせてなり、前記入力電圧が閾値を超えたときに、前記発光素子が点灯するのに伴い前記受光素子がオンし、前記入力電圧が前記閾値以下になると、前記発光素子が消灯するのに伴い前記受光素子がオフするフォトカプラにより構成された加熱調理器である。

請求項２の発明は、前記温度情報検出手段が、前記調理室の開口部を塞ぐ扉の近傍に配置される加熱調理器である。

請求項１の発明によれば、入力電圧の波形に応じた矩形波信号を出力する検知素子を利用すれば、この矩形波信号の時間幅から、交流電源の入力電圧値を正しく監視できる。したがって、加熱調理器として入力電圧の変動があっても、加熱手段からの出力を的確に保つ制御が実現可能となる。

また、温度情報を取得するための温度情報検出手段を備えることにより、温度変化に弱い検知素子であっても、検知素子からの温度による出力変動を補償して、加熱手段からの出力をより的確に保つ制御が実現可能となる。さらに、検知素子に相当するフォトカプラは、電気的な絶縁素子を兼用するものであるため、スイッチングトランスの一次側から二次側の制御手段に矩形波信号をそのまま伝送できる。また、上記時間幅は入力電圧だけでなく周波数に応じて変動するため、制御手段は商用電源の入力電圧に加えて周波数を監視して、加熱調理時の制御を行なうことが可能になる。

請求項２の発明によれば、検知素子は調理室からの熱の影響を最も受けるので、調理室の開口部を塞ぐ比較的温度変化の大きな扉の近傍に温度情報検出手段を配置すれば、調理室内の温度分布の判断の精度を向上させて、加熱手段からの出力をさらに的確に保つ制御を実現できる。

本発明の一実施形態を示す加熱調理器の外観斜視図である。同上、扉を開けた時の正面前方から見た図である。同上、側面から見た縦断面図である。同上、キャビネットやオーブン後板を外した状態の後面後方から見た図である。同上、キャビネットを外した状態の本体の正面図である。同上、熱風ユニットや伝達機構を示す背面図である。同上、側面から見たマイクロ波発生装置とその周辺の要部縦断面図である。同上、主な電気的構成を示すブロック図である。同上、電源系統および制御系統に関係する要部の回路図である。同上、変形例として電源系統および制御系統に関係する要部の回路図である。同上、変形例として商用電源の入力電圧と電圧検出信号との関係を示すグラフである。

以下、本発明における好ましい加熱調理器の実施形態について、添付図面を参照して説明する。なお、これらの全図面にわたり、共通する部分には共通する符号を付すものとする。

図１〜図１１は、本発明の加熱調理器をオーブンレンジに適用した一実施形態を示している。先ず図１〜図６に基いて、オーブンレンジの全体構成を説明すると、１は略矩形箱状に構成される本体で、この本体１は、製品となるオーブンレンジの外郭を覆う部材として、金属製のキャビネット２を備えている。また３は、本体１の前面に設けられる開閉自在な扉である。

扉３の上部には、縦開きの扉３を開閉するときに手をかける開閉操作用のハンドル４を備えており、扉３の下部には、表示や報知や操作のための操作パネル部５を備えている。操作パネル部５は、調理の設定内容や進行状況などを表示する表示手段６の他に、加熱調理に関する各種の操作入力を可能にする操作手段７が配設される。扉３の内部で操作パネル部５の後側には、図示しないが、表示手段６や操作手段７などの制御を行なうために、操作パネルＰＣ（印刷回路）板が配置される。

本体１の下部には、本体１の前面より着脱が可能な給水カセット８と水受け９が各々配設される。給水カセット８は、蒸気発生装置（図示せず）から発生する蒸気の供給源として、液体となる水を入れる有底状の容器である。また水受け９は、本体１からの食品カスや水滴、蒸気などを受ける有底状の容器である。

本体１の左右側面と上面を形成するキャビネット２は、本体１ひいては加熱調理器の底面を形成するオーブン底板１１を覆うように、本体１の前面を形成するオーブン前板１２と、本体１の後面を形成するオーブン後板１３との間に設けられる。また本体１には、加熱調理すべき被調理物Ｓを内部に収容する調理室１４と、調理室１４の温度を検出する温度検出素子たるサーミスタ１５が設けられる。調理室１４の前面はオーブン前板１２に達していて、被調理物Ｓを出し入れするのに開口しており、この開口を扉３で開閉する構成となっている。またサーミスタ１５は、調理室１４内部において、扉３の近傍に配置される。

調理室１４を形成する周壁は、天井壁１４ａと、底壁１４ｂと、左側壁１４ｃと、右側壁１４ｄと、奥壁１４ｅとからなる。調理室１４の奥壁１４ｅは、その中央に吸込み口１６を備えており、吸込み口１６の周囲には複数の熱風吹出し口１７を備えている。また、調理室１４の上壁面となるドーム状の天井壁１４ａに対向して、本体１の上部には、調理室１４の上方から被調理物Ｓを輻射加熱するグリル用の上ヒータ１８が設けられ、本体１の底部には、調理室１４内に電波であるマイクロ波を供給するために、マグネトロンやアンテナを含むマイクロ波発生装置１９が設けられる。これにより、上ヒータ１８への通電に伴う熱放射によって、調理室１４内に収容した被調理物Ｓを上方向からグリル加熱し、またマイクロ波発生装置１９への通電動作により、調理室１４内に収容した被調理物Ｓにマイクロ波を放射して、被調理物Ｓをレンジ加熱する構成となっている。

調理室１４の左側壁１４ｃと右側壁１４ｄには、調理室１４の内部に金属製の角皿２１を吊設状態で収納保持するために、左右一対の棚支え２２を上下二段に備えている。ここで使用する角皿２１は、上面を開口した有底凹状で、その他は無孔に形成される収容部２１Ａと、収容部２１Ａの上端より外側水平方向に延設するフランジ部２１Ｂとにより構成される。またフランジ部２１Ｂには、角皿２１を通して熱風の流通を可能にする通気孔２１Ｃが開口形成される。図２では、調理室１４の内部で下段の棚支え２２に角皿２１のフランジ部２１Ｂを載せて、収容部２１Ａに被調理物Ｓを載せた状態を示しているが、調理に応じて角皿２１を上段の棚支え２２にだけ載せたり、２枚の角皿２１を上段と下段の棚支え２２に各々載せたりしてもよく、角皿２１に代えて別な焼き網（図示せず）などの付属品を収納保持することもできる。

２４は、本体１の内部において、調理室１４の室外後方から下方にかけて具備されるオーブン加熱用の熱風ユニットである。この熱風ユニット２４は、奥壁１４ｅに取付けられる凸状のケーシング２６と、空気を加熱する熱風ヒータ２７と、調理室１４内に加熱した空気を送り込んで循環させる熱風ファン２８と、熱風ファン２８を所定方向に回転させる電動の熱風モータ２９と、熱風モータ２９からの駆動力を熱風ファン２８に伝達する伝達機構３０と、により概ね構成される。奥壁１４ｅとケーシング２６との間の内部空間として、調理室１４の室外後方に形成された加熱室３１には、熱風ヒータ２７と熱風ファン２８がそれぞれ配設される一方で、本体１の内部に形成された調理室１４とオーブン底板１１との間の下部空間３２には、熱風モータ２９が配設される。そして、熱風ユニット２４全体を後側外方から覆うように、本体１の後部にオーブン後板１３が配設される。

本実施形態の熱風ファン２８は、軸方向に取り入れた空気を、回転時の遠心力によって、軸方向と直角な放射方向に吐き出すいわゆる遠心ファンとして設けられており、管状の熱風ヒータ２７は熱風ファン２８の放射方向を取り囲んで配置される。発熱部でもある熱風ヒータ２７は、例えばシーズヒータ、マイカヒータ、石英管ヒータやハロゲンヒータなどを用いる。前述した吸込み口１６や熱風吹出し口１７は、調理室１４と加熱室３１との間を連通する通風部として機能するものである。

熱風モータ２９への通電に伴い熱風ファン２８が回転駆動すると、調理室１４の内部から吸込み口１６を通して吸引された空気が、熱風ファン２８の放射方向に吹出して、通電した熱風ヒータ２７により加熱され、熱風吹出し口１７を通過して、調理室１４内に熱風が供給される。これにより、調理室１４の内外で熱風を循環させる経路が形成され、調理室１４内の被調理物Ｓを熱風コンベクション加熱する。

調理室１４の左側壁１４ｃには、蒸気発生装置に連通する蒸気噴出孔３３が設けられる。本体１の内部に設けられる蒸気発生装置は、金属製で中空の蒸発容器や、蒸発容器に装着されるシーズヒータなどの蒸発用ヒータや、給水カセット８からの水を蒸発容器内に導く給水ポンプなどを備え、蒸発容器内に連通して複数の蒸気噴出孔３３を有している。これにより蒸気発生装置の動作中には、給水カセット８からの水を蒸発容器内に送り込んで所定の温度にまで加熱することで、蒸気噴出孔３３から調理室１４の内部に飽和蒸気や過熱蒸気が供給され、調理室１４内に入れられた被調理物Ｓのスチーム調理を行なう構成となっている。

熱風ファン２８は、その回転軸となるシャフト３４を中心として、シャフト３４の周囲に複数枚のブレード３５を放射状に配置して構成される。シャフト３４の基端は、本体１の後方に向けて加熱室３１の外方へ突出しており、ここに従動側のプーリー３６Ｂが取付け固定される。また熱風モータ２９には、本体１の後方に向けて突出する回動可能なモータ軸３７に、主動側のプーリー３６Ａが取付け固定される。これらのプーリー３６Ａ，３６Ｂの間には無端状のベルト３８が懸架され、プーリー３６Ａ，３６Ｂとベルト３８からなる伝達機構３０が、熱風ファン２８と熱風モータ２９とを連結する構成となっている。図示しないが、ベルト３８の断面は例えば矩形状や台形状の他、様々な形状とすることができる。

伝達機構３０はその他に、熱風ファン２８のシャフト３４を所定の位置で軸支するための支持体４１を備えている。支持体４１は、ベルト３８の側部を取り囲んでケーシング２６の後外面に取付け固定され、熱風ファン２８のシャフト３４や熱風モータ２９のモータ軸３７が挿通するケース部材４２と、シャフト３４を回動可能に支持するのに、プーリー３６Ｂを部分的に覆ってケース部材４２に取付け固定されたホルダー部材４３と、により構成される。特に本実施形態のケース部材４２は、調理室１４の底壁１４ｂより下方に延びた脚部４４を一体的に形成しており、脚部４４の底面を本体１のオーブン底板１１上に載せて、調理庫１４の後部を脚部４４で支えることで、熱風モータ２９を収容し得る程の大きさの下部空間３２が、調理室１４とオーブン底板１１との間に形成される。またケース部材４２には、熱風ファン２８の回転速度を検出するために、プーリー３６Ａに近接配置された非接触の検出センサ４５が配設される。

図４に示すように、熱風ファン２８のシャフト３４は、伝達機構３０により調理室１４の奥壁１４ｅのほぼ中央に配置される一方で、熱風モータ２９とそのモータ軸３７は、調理室１４の底壁面となる底壁１４ｂよりも下方一側に偏って配置され、ケース部材４２はシャフト３４とモータ軸３７とを結ぶ直線上に沿って設けられる。このように、熱風ファン２８と熱風モータ２９は、本体１の内部で離れた位置に設けられているが、プーリー３６Ａ，３６Ｂとベルト３８とを組み合わせた伝達機構３０によって、熱風モータ２９からの回転駆動力を熱風ファン２８に円滑に伝えることができる。また、熱風モータ２９を調理室１４より十分に離すことで、調理室１４からの熱影響を防ぐことができる。

次に、オーブンレンジの細部構成について、図７〜図１１を参照しながら説明する。先ず、マイクロ波発生装置１９とその周辺の細部構成を、図７に基いて説明する。これらの各図において、調理室１４の底壁１４ｂは、金属板材６１に形成された凹状のアンテナ収納部６２の上面開口を、セラミック板などのマイクロ波が透過可能な底板６３で覆うことで構成される。マイクロ波が透過不能な金属板材６１は、底壁１４ｂの周囲部のみならず、左側壁１４ｃや、右側壁１４ｄや、奥壁１４ｅを一体的に形成するもので、底板６３を除く調理室１４の内面は、全てマイクロ波が透過不能な材料で形成される。

マイクロ波発生装置１９は、マイクロ波の供給源となるマグネトロン（図示せず）の他に、本体１内部の下部空間３２において、マグネトロンで発振されたマイクロ波をアンテナ収納部６２の直下に導く導波管６５と、導波管６５の下方に配設されるアンテナモータ６６と、その下端部が導波管６５の内部に配置され、アンテナモータ６６の回転軸に取付け固定されるアンテナホルダ６７と、アンテナホルダ６７内に挿入固定される円柱状のケーブル軸６８と、その中心にケーブル軸６８の上端部が取付け固定され、アンテナ収納部６２の内部で回動可能に設けられるアンテナ６９と、により主に構成される。アンテナ収納部６２の上面開口を底板６３で塞いだ状態では、調理室１４の底壁１４Ｂを形成する平板状の底板６３に対向して、アンテナ６９の全体が底板６３と平行に配置される。

ここで使用する円板状のアンテナ６９は、ケーブル軸６８に沿って下から上に進行するマイクロ波を表面から放射するもので、アンテナモータ６６への通電により底板６３の下方でケーブル軸６８を中心に回転する。

図８は、オーブンレンジの主な電気的構成を図示したものである。同図において、７１はマイクロコンピュータにより構成される制御用ＩＣ１０９（図９や図１０を参照）などの制御手段であり、この制御手段７１は周知のように、演算処理手段としてのＣＰＵや、記憶手段としてのメモリや、計時手段としてのタイマや、入出力デバイスなどを備えている。

制御手段７１の入力ポートには、前述したキーやタッチパネルによる操作手段７の他に、調理室１４に収容された被調理物Ｓが放射する赤外線の量から、被調理物Ｓの表面温度を短時間で検出する庫内温度分布検出手段７２と、調理室１４内の温度を検出するサーミスタ１５などの庫内温度検出手段７３と、検出センサ４５を含む熱風モータ回転検出手段７４と、扉３の開閉状態を検出する扉開閉検出手段７５と、アンテナ６９の回転の原点を検出するアンテナ位置検出手段７６と、前述した蒸気容器内の温度を検出するサーミスタなどの蒸気容器温度検出手段７７と、商用電源からの入力電流に関する情報を検出する電流情報検出手段７８と、商用電源からの入力電圧に関する情報を検出する電圧情報検出手段７９と、電圧情報検出手段７９に組み込まれる検知素子の温度補償のために、本体１内部の温度情報を検出するサーミスタなどの温度情報検出手段８０が、それぞれ電気的に接続される。

制御手段７１の出力ポートには、前述した表示手段６の他に、マグネトロンやその駆動手段を含むマイクロ波加熱手段８５や、グリル加熱用の上ヒータ１８や、オーブン加熱用の熱風ヒータ２７や、スチーム加熱用の蒸発用ヒータをそれぞれ通断電させるリレーなどのヒータ駆動手段８６と、アンテナモータ６６を回転駆動させるためのアンテナ駆動手段８７と、熱風モータ２９を回転駆動させるための熱風モータ駆動手段８８と、蒸気発生装置の給水ポンプを動作させるためのポンプ駆動手段８９が、それぞれ電気的に接続される。

制御手段７１は、操作手段７からの操作信号と、庫内温度分布検出手段７２や、庫内温度検出手段７３や、熱風モータ回転検出手段７４や、扉開閉検出手段７５や、アンテナ位置検出手段７６や、蒸気容器検出手段７７や、電流情報検出手段７８や、電圧情報検出手段７９や、温度情報検出手段８０からの各検出信号を受けて、計時手段からの計時に基づく所定のタイミングで、マイクロ波加熱手段８５と、ヒータ駆動手段８６と、アンテナ駆動手段８７と、熱風モータ駆動手段８８と、ポンプ駆動手段８９に駆動用の制御信号を出力し、また表示手段６に表示用の制御信号を出力する機能を有する。

そして制御手段７１は、操作手段７の操作に伴う操作信号を受け取ると、扉開閉検出手段７５からの検出信号により、扉３が閉じていると判断した場合に、その操作信号に応じて、マイクロ波加熱手段８５や、ヒータ駆動手段８６や、アンテナ駆動手段８７や、熱風モータ駆動手段８８や、ポンプ駆動手段８９に制御信号を送出して、種々の加熱調理を制御する構成となっている。

図９は、オーブンレンジ内部の主な回路図を示したものである。同図において、１０１は商用電源のコンセント（図示せず）に着脱可能な電源プラグ付きの電源コード、１０２は電源コード１０１の基端に接続する入力フィルタ回路である。ここでは、商用電源からのＡＣ１００Ｖの交流電力（周波数：５０／６０Ｈｚ）が、電源コード１０１を通して入力フィルタ回路１０２に印加され、ここでは図示しないが、ノイズ成分を除去した交流電圧が、入力ライン１０３Ａ，１０３Ｂから例えば上ヒータ１８や、熱風ヒータ２７や、蒸気発生装置の蒸発用ヒータや、アンテナモータ６６や、マイクロ波加熱手段８５のマグネトロンに、オーブンレンジの入力電力として供給される。

電流情報検出手段７８は、カレントトランスＣＴと全波整流回路１０５と電流検出信号生成回路１０６とにより構成される。カレントトランスＣＴは、オーブンレンジで使用する電流値を検出する電流検出器に相当するもので、カレントトランスＣＴの一次巻線は入力ライン１０３Ａに挿入接続される。カレントトランスＣＴの二次巻線には、４個のダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４をブリッジ接続してなる全波整流回路１０５が接続され、全波整流回路１０５の出力端には、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と、ダイオードＤ５と、コンデンサＣ１とからなる電流検出信号生成回路１０６が接続され、さらに電流検出信号生成回路１０６の出力端には、制御手段７１に相当する制御用ＩＣ１０９のＣＴ入力端子が接続される。ここでは、入力フィルタ回路１０２からの入力電流に比例して、カレントトランスＣＴの二次巻線を流れる電流を、全波整流回路１０５で整流平滑して電流検出信号生成回路１０６に送り出すことで、入力電流の値に応じた電圧レベルを有する電流検出信号が、電流検出信号生成回路１０６から制御用ＩＣ１０９のＣＴ入力端子に取り込まれるようになっている。

１１１は、本体１の内部において、制御用ＩＣ１０９や各回路素子に動作電圧を供給する電源回路である。ここでの電源回路１１１は、フライバック式のスイッチング電源として構成され、入力ライン１０３Ａ，１０３Ｂからの交流入力電圧を整流平滑して直流電圧にする入力側整流平滑回路１１２と、一次側と二次側とを絶縁し、入力側整流平滑回路１１２からの直流電圧が一次巻線１１３Ａに印加されるスイッチングトランスＴ１と、スイッチングトランスＴ１の一次巻線１１３Ａに直列接続され、この一次巻線１１３Ａに印加する直流電圧をオンまたはオフにするスイッチング素子Ｑ１と、スイッチングトランスＴの二次巻線１１３Ｂに誘起した電圧を整流平滑するために、整流用のダイオードＤ６，Ｄ７と平滑用のコンデンサＣ２，Ｃ３とによる出力側整流平滑回路１１４と、により構成される。

本実施形態においては、スイッチング素子Ｑ１としてＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を１つ備え、前記制御ＩＣ１０９からの制御信号に基づいて、駆動手段に相当するドライバ１１５がスイッチング素子Ｑ１の制御端子であるゲートにパルス駆動信号を送出することにより、スイッチング素子Ｑ１のドレイン・ソース間がオン／オフを繰り返して、スイッチングトランスＴ１の一次巻線１１３Ａに直流電圧が断続的に印加される構成となっている。なお、スイッチングトランスＴ１の二次側に設けた制御用ＩＣ１０９から、スイッチングトランスＴ１の一次側に設けたドライバ１１５に、制御信号を電気的に絶縁して伝送するために、その制御信号ラインにはフォトカプラ１１６が挿入接続される。

また、スイッチングトランスＴ１の二次側では、異なる２つの動作電圧を生成するために、二次巻線１１３Ｂの両端間にダイオードＤ６とコンデンサＣ２の直列回路が接続され、コンデンサＣ２の両端間に発生した電圧を、第１動作電圧として制御用ＩＣ１０９や回路素子に供給し、これとは別に、二次巻線１１３Ｂの一端と中間端子との間にダイオードＤ７とコンデンサＣ３の直列回路が接続され、コンデンサＣ３の両端間に発生した電圧を、第２動作電圧として他の回路素子に供給する構成となっている。なお、動作電圧の生成数はいくつでも構わない。

電圧情報検出手段７９は、スイッチングトランスＴ１の二次巻線１１３Ｂの中間端子に接続される極性変換手段１１８により構成される。極性変換手段１１８は、制御用ＩＣ１０９からの制御信号を利用することで、スイッチング素子Ｑ１のオン動作に伴い、二次巻線１１３Ｂの中間端子に負電圧が発生したときの電圧、すなわち商用電源からの入力電圧に比例したマイナス電源電圧を取り込み、そのマイナス電源電圧を正電圧に変換した電圧検出信号を、制御用ＩＣ１０９の電圧検出入力端子に送出するものである。

制御用ＩＣ１０９は、電源回路１１１で生成された動作電圧により動作するもので、ここでは電流情報検出手段７９からの電流検出信号を受けて、商用電源からの入力電流を監視すると共に、極性変換手段１１８からの電圧検出信号を受けて、商用電源からの入力電圧を監視し、それらの監視結果に基づき、加熱手段となるマイクロ波加熱手段８５や、グリル加熱用の上ヒータ１８や、オーブン加熱用の熱風ヒータ２７や、スチーム加熱用の蒸発用ヒータからの出力を所望の値に保つ制御を行なうものである。

次に、上記構成の加熱調理器についてその作用を説明すると、予め調理室１４内に被調理物Ｓを入れた状態で、ハンドル４を手で握りながら扉３を閉め、操作手段７により調理メニューを選択操作した後に調理開始を指示すると、制御手段７１の記憶部に組み込まれた制御プログラムに従って、選択した調理メニューに対応して生成された制御信号が所定のタイミングで出力され、被調理物Ｓが加熱調理される。

ここで、例えばオーブン加熱の調理メニューを選択した場合、制御手段７１からの制御信号がヒータ駆動手段８６と熱風モータ駆動手段８８に送出されて、熱風ヒータ２７と熱風モータ２９が各々通電され、熱風モータ２９のモータ軸３７に発生した回転力が、伝達機構３０を通して熱風ファン２８のシャフト３４に伝達する。それにより熱風ファン２８は加熱室３１の内部で一方向に回転し、その速度は熱風モータ回転検出手段７４により制御手段７１に取り込まれると共に、調理室１４から吸込み口１６を通して加熱室３１に吸込んだ空気を、通電した熱風ヒータ２７側に送り出し、ここで加熱された空気が熱風吹出し口１７を通して調理室に熱風Ｆとして供給されることで、調理室１４内の被調理物Ｓが熱風コンベクション加熱される。

また、レンジ加熱の調理メニューを選択した場合、制御手段７１は庫内温度分布検出手段７２からの検出信号を受けて、被調理物Ｓが設定した温度に加熱されるように、アンテナ位置検出手段７６からの検出信号で、アンテナ６９の原点位置を確認しながら、マイクロ波加熱手段８５とアンテナ駆動手段８７とセンサモータ駆動手段８９に適切な制御信号をそれぞれ送出する。これにより、マイクロ波発生装置１９のマグネトロンやアンテナモータ６６が通電動作して、回転するアンテナ６９の表面から発生したマイクロ波が調理室１４内に供給され、底壁１４ｂに置かれた被加熱物Ｓが高周波加熱される。

こうした一連の動作では、電源回路１１１が制御手段７１すなわち制御用ＩＣ１０９に動作電圧を安定して供給できるように、制御用ＩＣ１０９からドライバ１１５に与えられるＰＷＭ（パルス幅変調）制御信号が、スイッチング素子Ｑ１のゲートに駆動信号として送出される。これを受けて、スイッチング素子Ｑ１はドレイン・ソース間でオン／オフを繰り返し、スイッチングトランスＴ１の一次巻線１１３Ａに直流電圧を断続的に印加することで、二次巻線１１３Ｂに誘起した電圧を出力側整流平滑回路１１４で整流平滑し、制御用ＩＣ１０９や各回路素子に所望の動作電圧を供給する。このときの動作電圧の電圧値は、ＰＷＭ制御信号のパルス導通幅に応じたものとなる。

また、本実施形態の電源回路１１１は、フライバック方式のスイッチング電源であるため、スイッチング素子Ｑ１のオン期間中に、スイッチングトランスＴ１の一次巻線１０５に直流電圧が印加されると、出力側整流平滑回路１１４のダイオードＤ６，Ｄ７がオフ状態となって、スイッチングトランスＴ１にエネルギーが蓄えられ、スイッチング素子Ｑ１のオフ期間中に、スイッチングトランスＴ１の一次巻線１０５への直流電圧が遮断されると、出力側整流平滑回路１１４のダイオードＤ６，Ｄ７がオン状態となって、それまでスイッチングトランスＴ１に蓄えられていたエネルギーが、スイッチングトランスＴ１の二次巻線１１３ＢからダイオードＤ６，Ｄ７を通して出力される。そのため、ドライバ１１５からの駆動信号によって、スイッチング素子Ｑ１がオンになる毎に、入力側整流平滑回路１１２からの直流電圧に、スイッチングトランスＴ１の一次側と二次側との巻数比を掛け合わせた負電圧が、二次巻線１１３Ｂの非ドット側端子に発生する。この負電圧は、商用電源からの入力電圧に比例したマイナス電源電圧となる。

こうして、オーブンレンジの内部で動作電圧が生成されると、制御用ＩＣ１０９は被調理物Ｓを加熱調理するのに、電流情報検出手段７９からＣＴ入力端子に送出される電流検出信号に基づいて、商用電源からの入力電流を監視すると共に、電圧情報検出手段７９から電圧検出入力端子に送出される電圧検出信号に基づいて、商用電源からの入力電圧を監視する。特に電圧情報検出手段７９を構成する極性変換手段１１８は、制御用ＩＣ１０９からのＰＷＭ制御信号を利用して、スイッチング素子Ｑ１がオンになる毎に、二次巻線１１３Ｂの中間端子に発生する負電圧を取り込み、この負電圧を正電圧に変換した電圧検出信号を、制御用ＩＣ１０９の電圧検出信号に送出する。これにより制御用ＩＣ１０９は、加熱調理中に商用電源からの入力電流のみならず、商用電源からの入力電圧を正しく監視することが可能になる。

なお、本実施形態の電圧情報検出手段７９は、スイッチングトランスＴ１の二次巻線１１３Ｂに発生する負電圧すなわちマイナス電源電圧を利用したものであるため、制御用ＩＣ１０９への電圧検出信号の伝送に、フォトカプラなどの電気的な絶縁素子を必要としない。また商用電源の周波数に拘らず、商用電源からの入力電圧の変動を的確に検出できる利点もある。

図１０は、別な変形例となるオーブンレンジ内部の主な回路図を示している。同図において、基本的な回路構成は、電圧情報検出手段７９を除いて図９に示す回路図と共通している。この変形例では、電圧情報検出手段７９として、フォトカプラ１２１と電流制限用の抵抗Ｒ５，Ｒ６とを用いている。フォトカプラ１２１は、商用電源の入力電圧の波形に応じた矩形波信号を出力する検知素子として、発光ダイオードによる発光素子１２１Ａと、発光素子１２１Ａが発光するとオンする受光素子１２１Ｂとを組み合わせてなり、ここでは発光素子１２１Ａと抵抗Ｒ５との直列回路が、入力ライン１０３Ａ，１０３Ｂの間に接続される。また、フォトトランジスタによる受光素子１２１Ｂは、コンデンサＣ３の両端間に発生する動作電圧ラインにエミッタを接続し、制御用ＩＣ１０９の電圧検出信号端子と抵抗Ｒ６の一端にコレクタを接続しており、受光素子１２１Ｂのオン／オフに伴い、その電圧レベルが切り替わる電圧検出信号を、電圧情報検出手段７９から制御用ＩＣ１０９の電圧検出信号端子に送出する構成となっている。

図１１は、本変形例における商用電源の入力電圧と電圧検出信号をグラフで示したものである。本変形例のフォトカプラ１２１は、入力電圧が閾値Ｔｈを超えたときに、発光素子１２１Ａが点灯するのに伴い受光素子１２１Ｂがオンして、電圧検出信号の電圧レベルがＨ（高）になり、逆に入力電圧が閾値Ｔｈ以下になると、発光素子１２１Ａが消灯するのに伴い受光素子１２１Ｂがオフして、電圧検出信号の電圧レベルがＬ（低）になる。

したがって、商用電源の周波数が一定であるならば、入力電圧が高くなる程、電圧検出信号のＨレベルの時間幅Ｔが増加し、入力電圧が低くなる程、電圧検出信号のＨレベルの時間幅Ｔが減少する。制御用ＩＣ１０９は、この時間幅Ｔの増減を監視することで、スイッチング素子Ｑ１とスイッチングトランスＴ１とを組み合わせた回路方式であっても、商用電源の入力電圧値を時間軸で判定して正しく監視でき、入力電圧の変動があっても加熱手段からの出力を的確に保つ制御が制御手段７１により実現可能となる。

本変形例の利点として、検知素子に相当するフォトカプラ１２１は、電気的な絶縁素子を兼用するものであるため、スイッチングトランスＴ１の一次側から二次側の制御用ＩＣ１０９に電圧検出信号をそのまま伝送できる。また、上記時間幅Ｔは入力電圧だけでなく周波数に応じて変動するため、制御用ＩＣ１０９は商用電源の入力電圧に加えて周波数を監視して、加熱調理時の制御を行なうことが可能になる。

本変形例では、温度変化に弱いフォトカプラ１２１の閾値Ｔｈが、加熱調理に伴う調理室１４内の温度上昇で変動することを考慮して、温度情報検出手段８０としてのサーミスタ１５により検出される温度情報を制御用ＩＣ１０９が取り込んで、フォトカプラ１２１からの温度による電圧検出信号の時間幅Ｔの変動を補償するのが好ましい。その結果、フォトカプラ１２１の閾値Ｔｈが熱により変動しても、加熱手段からの出力をより的確に保つ制御が制御手段７１により実現可能となる。

温度情報検出手段８０は、フォトカプラ１２１の温度変化を直接的または間接的に感知できるあらゆる場所に設置可能であり、好ましくは、本来は調理室１４内部の温度を検出するサーミスタ１５を利用して、このサーミスタ１５を扉３の近傍に設置する。その理由は、フォトカプラ１２１は調理室１４からの熱の影響を最も受けるので、調理室１４の開口部を塞ぐ比較的温度変化の大きな扉３の近傍に温度情報検出手段８０のサーミスタ１５を配置すれば、調理室１４内の温度分布の変化を精度よく検知して、制御用ＩＣ１０９に判断させることが可能になるからである。

以上のように、本実施形態のオーブンレンジは、調理室１４に入れられた被調理物Ｓを、加熱手段であるマイクロ波加熱手段８５や、グリル加熱用の上ヒータ１８や、オーブン加熱用の熱風ヒータ２７や、スチーム加熱用の蒸発用ヒータにより加熱調理する加熱調理器であって、図９の回路図に示すように、交流電源である商用電源からの入力電圧を整流平滑する整流平滑手段としての入力側整流平滑回路１１２と、この入力側整流平滑回路１１２からの直流電圧が一次巻線１１３Ａに印加されるスイッチングトランスＴ１と、スイッチングトランスＴ１の一次巻線１１３Ａに印加する直流電圧を繰り返しオンまたはオフにするスイッチング素子Ｑ１と、スイッチング素子Ｑ１がオフしたときに、スイッチングトランスＴ１の二次巻線１１３Ｂに発生する電圧から、商用電源からの入力電圧を監視し、その監視結果に基づき加熱手段を制御する制御手段７１に相当する制御用ＩＣ１０９と、を備えている。

この場合、スイッチング素子Ｑ１がオフしたときに、スイッチングトランスＴ１の二次巻線１１３Ｂに発生する電圧は、商用電源からの入力電圧に比例した値となるため、この電圧を利用すれば、スイッチング素子Ｑ１とスイッチングトランスＴ１とを組み合わせた回路方式であっても、商用電源の入力電圧値を正しく監視できる。したがって、オーブンレンジとして印加される入力電圧の変動があっても、加熱手段からの出力を的確に保つ制御が制御手段７１により実現可能となる。

また別な変形例として、図１０の回路図に示すように、商用電源の入力電圧の波形に応じた矩形波信号を出力する検知素子として、電気的に絶縁した信号伝送を可能にするフォトカプラ１２１を備え、スイッチングトランスＴ１の二次巻線１１３Ｂに発生する電圧に代わり、フォトカプラ１２１から出力される矩形波信号の時間幅Ｔから商用電源の入力電圧を監視し、その監視結果に基づき上述の加熱手段を制御するように、制御用ＩＣ１０９を構成してもよい。

この場合、商用電源の入力電圧の波形に応じた矩形波信号を出力するフォトカプラ１２１などの検知素子を利用すれば、この矩形波信号の時間幅Ｔから、交流電源の入力電圧値を正しく監視できる。したがって、加熱調理器として入力電圧の変動があっても、加熱手段からの出力を的確に保つ制御が実現可能となる。

また本変形例では、調理室１４内の温度情報を検出するために、サーミスタ１５を含む温度情報検出手段８０を備え、制御用ＩＣ１０９は、商用電源の入力電圧の監視結果に加えて、温度情報検出手段８０からの温度情報に基づき、加熱手段を制御し、温度情報検出手段８０により検出される温度情報を取り込んで、時間幅Ｔの変動を補償する構成とし、検知素子は発光素子１２１Ａと受光素子１２１Ｂとを組み合わせてなり、入力電圧が閾値Ｔｈを超えたときに、発光素子１２１Ａが点灯するのに伴い受光素子１２１Ｂがオンし、入力電圧が閾値Ｔｈ以下になると、発光素子１２１Ａが消灯するのに伴い受光素子１２１Ｂがオフするフォトカプラ１２１により構成するのが好ましい。

この場合、温度情報を取得するための温度情報検出手段８０を備えることにより、温度変化に弱いフォトカプラ１２１であっても、フォトカプラ１２１からの温度による出力変動を補償して、加熱手段からの出力をより的確に保つ制御が実現可能となる。さらに、検知素子に相当するフォトカプラ１２１は、電気的な絶縁素子を兼用するものであるため、スイッチングトランスＴ１の一次側から二次側の制御用ＩＣ１０９に電圧検出信号をそのまま伝送できる。また、上記時間幅Ｔは入力電圧だけでなく周波数に応じて変動するため、制御用ＩＣ１０９は商用電源の入力電圧に加えて周波数を監視して、加熱調理時の制御を行なうことが可能になる。

また本変形例では、調理室１４の内部において、温度情報検出手段８０を構成するサーミスタ１５が、調理室１４の開口部を塞ぐ扉３の近傍に配置される。

フォトカプラ１２１は調理室１４からの熱の影響を最も受けるので、調理室１４の開口部を塞ぐ比較的温度変化の大きな扉３の近傍に、温度情報検出手段８０のサーミスタ１５を配置すれば、調理室１４内の温度分布の判断の精度を向上させて、加熱手段からの出力をさらに的確に保つ制御が実現可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更可能である。例えばスイッチング素子Ｑ１は、ＦＥＴ以外にバイポーラトランジスタなどの半導体スイッチング素子を用いることができる。また、図９に示す回路図で、二次巻線１１３Ｂの中間端子から取り出した負電圧を利用したが、二次巻線１１３Ｂの別な端子から取り出した負電圧を利用してもよい。その他に電源回路１１１は、フライバック方式に限らず、スイッチング素子Ｑ１がオフしたときに、スイッチングトランスＴ１の二次巻線１１３Ｂに発生する電圧が、商用電源からの入力電圧に比例するあらゆる回路方式を適用できる。さらに、変形例の検知素子は、単独の発光素子１２１と受光素子１２１Ｂとによるフォトカプラ１２１であったが、例えば２つの発光素子を逆方向に並列接続した双方向フォトカプラなどを用いてもよい。

３扉
１４調理室
１８上ヒータ（加熱手段）
２７熱風ヒータ（加熱手段）
７１制御手段
８０温度情報検出手段
８５マイクロ波加熱手段（加熱手段）
１１２入力側整流平滑回路
１２１フォトカプラ（検知素子）
１２１Ａ発光素子
１２１Ｂ受光素子
Ｔ１スイッチングトランス
Ｑ１スイッチング素子

Claims

調理室に入れられた被調理物を、加熱手段により加熱調理する加熱調理器であって、
交流電源からの入力電圧を整流平滑する整流平滑手段と、
前記整流平滑手段からの直流電圧が一次巻線に印加されるスイッチングトランスと、
前記一次巻線に印加する直流電圧をオン／オフするスイッチング素子と、
前記入力電圧の波形に応じた矩形波信号を出力する検知素子と、
温度情報を検出するための温度情報検出手段と、
前記矩形波信号の時間幅から前記入力電圧を監視し、当該入力電圧の監視結果に加えて、前記温度情報に基づき前記加熱手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記温度情報検出手段により検出される前記温度情報を取り込んで、前記時間幅の変動を補償する構成とし、
前記検知素子は発光素子と受光素子とを組み合わせてなり、前記入力電圧が閾値を超えたときに、前記発光素子が点灯するのに伴い前記受光素子がオンし、前記入力電圧が前記閾値以下になると、前記発光素子が消灯するのに伴い前記受光素子がオフするフォトカプラにより構成されたことを特徴とする加熱調理器。
前記温度情報検出手段は、前記調理室の開口部を塞ぐ扉の近傍に配置されることを特徴とする請求項１記載の加熱調理器。