JPH0646594B2 - 加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、被加熱物から発生する蒸気やガスを検出する
センサを備えた加熱装置において、被加熱物が発火燃焼
を起した時、これを上記センサにて検出し、加熱装置の
動作を停止する安全制御システムに関するものである。

従来の技術 実公昭５２−２６１１２号公報に記載の高周波加熱器
は、加熱室内あるいはその近傍に煙感知素子を設け、加
熱室内での異常発煙を検知して、高周波の発振を停止さ
せる安全装置を開示している。

これによれば、時限装置の故障や調理時間の調整を誤ま
っても、加熱室内の食品が異常加熱によって発火する前
に、大量に発生する煙を検知して、高周波の発振を停止
するので、食品の発火燃焼による火災を未然に防止でき
る。

発明が解決しようとする問題点 ところがこのような煙感知素子を備えた高周波加熱装置
にあっては、「通常使用時においても加熱室内にある程
度の煙，蒸気が発生する」ため、「誤動作を防止」すべ
く、「煙感知素子の増巾器には感度調整装置が」設けら
れている。

つまり通常の使用時に誤まって燃焼検知をしないよう煙
感知素子の感度は鈍くさせておかなければならず、迅速
な燃焼検知ができにくかった。また感度を高めれば、燃
焼検知は速やかに行われるが、通常の使用時に誤動作
し、加熱が中断する危険が増大した。

本発明はこのような従来の問題点を解消するものであ
り、蒸気やガスを検出するセンサを用いて、加熱室内の
食品の発火燃焼を迅速に検出し、かつ正常使用時の誤動
作もない安全制御システムを実現するものである。

問題点を解決するための手段 本発明の加熱装置は、被加熱物から発生する蒸気やガス
を検出するセンサを備え、制御部が少なくとも２つのレ
ジスタを有し、第１のレジスタは前記センサによる蒸気
やガスの検出最大値をストアし、第２のレジスタは最小
値をストアする。

作用 本発明の加熱装置は、加熱が開始されると制御部が第１
のレジスタを用いてセンサによる蒸気やガスの検出最大
値を更新していき、最大値が記録された後にセンサの出
力が低下を始めれば、第２のレジスタを用いてセンサに
よる蒸気やガスの検出最小値を更新していき、センサの
出力が最小値を記録した後に再び所定量だけ増加すれ
ば、制御部は加熱手段への給電を停止する。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第２図は本発明の一実施例たる加熱装置の構成を示すブ
ロック図である。外郭１は加熱室などを内蔵し、扉体２
は加熱室の開口を開閉自在に閉塞している。キーボード
３からは、種々の指令が操作者によって入力され、入力
された指令は制御部４が解読する。そして制御部４は、
この入力された加熱データなどを表示部５に表示すると
共に、加熱室６に載置された被加熱物７の加熱を開始す
る。加熱はドライバ８を介して加熱手段９に通電するこ
とで実行される。本実施例では、加熱手段９としてマグ
ネトロンが具備されており、加熱室６にマイクロ波を照
射する。

センサ１０は、被加熱物から発生する蒸気や種々のガス
に反応し、電気抵抗や電圧などの電気信号の変化として
検出する。センサ１０としては、松下電器製の絶対湿度
センサ“ネオ・ヒュミセラム”や、フィガロ社製のガス
センサ＃８１３，芝浦電子製の絶対湿度センサなどが利
用できる。１１は検知回路である。

かかるセンサ１０は、排気ガイド１２内に設けられてお
り、ファン１３が強制通風する加熱室６内の換気風の蒸
気やガスを検出する。

なお載置皿１４はモータ１５により回転駆動され、被加
熱物７の加熱ムラを改善する。

さて第１図は、本発明の制御シーケンスを示すタイムチ
ャートである。センサ出力は検知回路１１の構成により
様々な形態をとることは当然である。センサへの電圧の
印加のしかたで極性は逆転するし、発振回路の中にセン
サを組み込めば、センサ出力はパルスの発振周波数とい
う形で取り出される。従って第１図の縦軸は、あくまで
センサ出力を制御部が蒸気やガスの量として認知した値
を示す。

さて第１図において、加熱が開始されると被加熱物の温
度が上昇するにつれて、蒸気や種々のガスが発生する。
その量は当初どんどん増加する。これが正常加熱サイク
ルＩである。

さらに加熱を進めると、被加熱物に含まれる水分やアル
コールなどが飛散してしまい、最大検出値(max)を記録
した後、逆に蒸気やガス量は減少に転じる。そして被加
熱物はどんどん乾燥していく。これが乾燥サイクルIIで
ある。被加熱物によっては、この乾燥サイクルも積極的
に利用されることがある。例えば湿ったノリやせんべい
を乾燥させたい時などは、この乾燥サイクルに到るまで
加熱が続けられる。

さらに加熱が続行されると、やがて被加熱物は完全に水
分を失い、大量の煙と一酸化炭素，二酸化炭素を放出
し、発火に至る。このとき蒸気やガス量は、最小検出値
(min)を記録した後、再び増加に向う。燃焼サイクルIII
である。そして最小検出値から所定量の蒸気・ガス量の
増加（ΔＨ）が検出されれば、加熱手段への給電は停止
される。ΔＨはこのための燃焼検知しきい値であり、Ｆ
_Ｔは燃焼検知タイムである。

次に燃焼サイクルIIIでのセンサの動作について考察す
る。この段階では被加熱物にもはや水は含まれていない
ので、センサによって検出されるのは蒸気ではない。ま
ず考えられるのが発煙時に発生する一酸化炭素や二酸化
炭素などの種々のガスにセンサが反応している、という
ことである。ガスセンサでは当然のことだが、湿度セン
サでもわずかにガス感度があることはよく知られている
（ナショナル・テクニカルレポートvol.２９，No.3P.９
５〜１０１）。

次にこれらのセンサの温度依存性が考えられる。例えば
第３図は、松下製絶対湿度センサ“ネオ・ヒュミセラ
ム”の構造を示す要部破断図であるが、ラセミックスよ
り成るセンサ素子１６は、ヒータ１７により囲繞され、
常時約５５０℃に傍熱されて使用される。１８はこれら
センサ素子とヒータを支えるベース、１９はセンサの保
護やセンサ温度の変動を防止するためのメッシュカバー
である。

かかるセンサの抵抗−湿度特性を第４図に示す。これに
示すようにセンサ抵抗は、たとえ湿度が一定でも雰囲気
温度により変化し、高温ほど低抵抗となる。これはセン
サ素子がヒータにより傍熱されているため、雰囲気温度
が変化することで、センサ素子温度が影響を受けている
わけで、フイガロ社のガスセンサ＃８１３も芝浦電子積
の絶対湿度センサも同様に、高温ほど低抵抗となる。す
なわち高温ほど蒸気、ガス量が増したと、制御部へは入
力されることになる。

この２つの特性，ガスに対する感度と温度依存性とが相
まって、燃焼サイクルIIIで急激にセンサ出力が増大し
ているものと推定される。

さてこのような燃焼検知法において配慮すべき点があ
る。それは加熱のくり返しである。第５図はかかる状況
を示すもので、加熱開始直後は高い蒸気，ガスが検出さ
れる。これは前回の加熱で発生したものが加熱室内に残
存しているためで、ファンにより短期間に回復する。た
だこの開始直後の値Ａを誤まって最大検出値(max)とし
て処理すると、回復時の値Ｂを最小検出値(min)だと誤
認識し、引き続く蒸気・ガスの増加途中で、正常加熱サ
イクルＩ中であるのに加熱が停止してしまう。

これを避けるには、加熱開始後一定時間センサ出力の取
り込みあるいは制御部での処理を中断すればよい。マス
ク時間Ｔ_Ｍは、このくり返し加熱でのセンサ出力の回復
を待ち、誤動作を避けるための処理時間である。通常こ
のような回復には１０〜２０秒程度を要するが、被加熱
物の燃焼には数分〜十数分を要し、マスク時間が燃焼検
知に悪い影響を与えることはない。

なお乾燥サイクルに進んだかどうかは、２通りの判定法
がある。一つはセンサ出力が最大検出値(max)を記録し
た後、所定の乾燥検知しきい値（ΔH₂）だけ上昇したこ
とを検出する方法であり、もう一つは最大検出値(max)
が一定時間以上更新されなくなったことを検出する方法
である。前者の方が判定は確実であり、被加熱物の種類
や量の影響を受けにくい。なお乾燥検知しきい値（Δ
H₂）は、燃焼検知しきい値（ΔH₁）と同じ値にしてもよ
い。

次にこの制御部をマイコンで構成した場合の、制御プロ
グラムの一実施例であるフローチャートを第６図に示し
て説明する。

まず初期化プログラムがＲＵＮし、ＲＡＭのクリアや出
力ポートのリセットなどが行われる(A)。次いでクロッ
クが計数され、各種カウンタの基礎データが作成される
(B)。これはカウンタを内蔵したものにあっては、ハー
ド的に実行されることになる。続いて表示部に所定の表
示を為すため、表示データが出力される(C)。通常はダ
イナミック点灯が汎用されるので、このための表示デー
タの作成が実行される。そして加熱装置が加熱手段が作
動中かどうかがチェックされ(D)、非作動中にキー入力
の取込みとその解読が行われる(E)。調理キーやスター
トキーの操作は、ここで解読され処理される。

作動チェック(D)時に、作動中であることが確認される
と、までＴ_Ｍカウンタが計数され(F)、マスク時間Ｔ_Ｍ
が経過したかどうかがチェックされる(G)。マスク時間
Ｔ_Ｍが経過するまでは、燃焼検知は行われず、タイマー
処理へジャンプする。

マスク時間Ｔ_Ｍ経過後は、まず第１のレジスタ（maxレ
ジスタ）とセンサ出力が比較され(H)、センサ出力の方
が大きければ正常加熱サイクル(I)であり、maxレジスタ
の内容は、そのセンサ出力に更新される(I)。そしてタ
イマーをカウントダウンし(J)、タイマーが終了したか
どうかを調べ(K)、タイムアップすれば加熱が停止され
る(L)。通常の加熱ではこのルーチンが繰り返し実行さ
れ、タイマーは操作者によりキーボードから入力され
る。

次にセンサ出力の方がmaxレジスタより小さくなると、
その差が乾燥検知しきい値ΔH₂を越えたかどうかが検査
される(M)。つまり乾燥サイクルIIに進んだかどうかが
判定される。その差がΔH₂を越えれば、次に第２のレジ
スタ（minレジスタ）とセンサ出力が比較され(P)、セン
サ出力の方が小させれば乾燥サイクルIIであり、minレ
ジスタの内容は、そのセンサ出力に更新される(Q)。そ
してタイマー処理へとジャンプする。

もしセンサ出力の方が再び大きくなれば、その差が燃焼
検知しきい値ΔH₁を越えたかどうかが検査される(R)。
つまり燃焼サイクルIIIへ進んだかどうかが判定され
る。その差がΔH₁を越えれば、被加熱物が発火燃焼した
と認定し、加熱を停止する(L)。

以上が制御部をマイコンで構成した場合の制御プログラ
ムの一実施例である。

さて以上の実施例では、タイマーによる手動加熱の安全
装置として、蒸気・ガスに反応するセンサを用い、燃焼
検知を行う構成を説明したが、このセンサを兼用して自
動的に加熱時間を制御する自動加熱にも、同様に本発明
による燃焼検知法を適用可能なことは言うまでもない。

発明の効果 以上のように本発明の加熱装置は、蒸気・ガスを検出す
るセンサを備え、その経時変化のパターン認識により被
加熱物の発火燃焼を検知し、加熱手段への給電を停止す
る構成であり、次の効果を得ることができる。

(1)正常な加熱動作中に決して誤動作することのない燃
焼検知システムを提供できる。

(2)正常な加熱動作を考慮して、センサの感度を鈍くさ
せておく必要がなく、迅速な燃焼検知ができる。ために
機体外に炎が吹き出すなどの事故を未然に防止できる。

(3)燃焼検知用センサを自動加熱用に兼用でき、システ
ムを簡素に構成し、省資源を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す加熱装置の燃焼検知シ
ーケンスのタイムチャート、第２図は同構成を示すブロ
ック図、第３図は同センサの要部破断図、第４図は同セ
ンサの温度依存性を示す特性図、第５図はくり返し加熱
をした時の燃焼検知シーケンスのタイムチャート、第６
図は制御部たるマイコンの制御フローチャートである。 ４……制御部、６……加熱室、７……被加熱物、９……
加熱手段、１０……センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被加熱物を載置する加熱室と、前記加熱室
   に結合された加熱手段と、前記加熱手段への給電を制御
   する制御部と、被加熱物から発生する蒸気やガスを検出
   するセンサとより成り、前記制御部は少なくとも２つの
   レジスタを有し、前記加熱手段への給電の開始により、
   第１のレジスタに前記センサによる蒸気やガスの最大検
   出値を更新しながら記録し、前記センサの出力が最大値
   を記録した後に低下が始まることにより第２のレジスタ
   に前記センサによる蒸気やガスの最小検出値を更新しな
   がら記録し、前記センサの出力が最小値を記録した後に
   再び所定量だけ増加したことにより、前記制御部は前記
   加熱手段への給電を停止するよう構成した加熱装置。