JPH0650544A - 食品加熱装置における光センサ故障検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光センサの特にＯＦＦ状態となる故障を検知
して調理モード及び食品の誤判別を防止することを目的
とする。 【構成】 光センサ３を、その光路に物体がない状態で
動作させたときの受光手段２の出力波形状態に基づいて
当該光センサ３の故障を検知する故障判断手段１０を有
することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばオーブン電子レ
ンジ等の食品を加熱調理する食品加熱装置における光セ
ンサ故障検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】オーブン電子レンジには、レンジ（マイ
クロ波加熱）、オーブン、グリルさらには、トースト機
能があり、ユーザーにとって便利な食品加熱装置であ
る。しかし食品を加熱調理する際、調理モードを選択す
るレンジボタン、オーブンボタン、グリルボタン、又は
トーストボタンをいちいち押さなければならず、非常に
面倒であり、間違うおそれがある。そこで、光センサを
用いて、それぞれの調理時に使用する食品載置用の備品
を検知して自動的に調理モードを判別し、スタートボタ
ンを押せば調理を開始する方式が考えられている。しか
しこの方式のものは便利な反面、光センサが故障すると
オーブン調理食品がレンジ加熱される場合が生じる等と
いう問題が発生する。

【０００３】図４は、調理モード判別方式を採用したオ
ーブン電子レンジの概要を示している。同図（ａ）はレ
ンジ使用時、同図（ｂ）はオーブン使用時の状態を示し
ており、レンジ使用時の食品１３載置用の備品である回
転皿１４を検知するための発光素子１１ａと受光素子１
２ａからなる透過型の光センサＡが加熱室１６下方の対
向壁面部に設けられている。また、オーブン使用時の食
品１３載置用の備品である天板１５を検知するための発
光素子１１ｂと受光素子１２ｂからなる透過型の光セン
サＢが加熱室１６上方の対向壁面部に設けられている。
図５は、光センサが正常時の調理モード判別のフローチ
ャートを示している。同図において光センサのＯＮは光
が透過状態であることを示し、光センサのＯＦＦは光が
遮断状態を示している。したがって光センサＡがＯＦＦ
であれば（ステップ２１）、加熱室１６の下方に回転皿
１４が載置されたものとして調理モードはレンジである
と判別される（ステップ２２）。また、光センサＢがＯ
ＦＦであれば（ステップ２３）、加熱室１６の上方に天
板１５が設置されたものとして調理モードはオーブンで
あると判別される（ステップ２４）。両光センサＡ，Ｂ
がＯＮのときは無負荷であると判別される（ステップ２
５）。ところがレンジ調理、オーブン調理でローストチ
キンなど油料理を行うと油成分が蒸気になったり、直接
飛んだりして光センサが汚れてＯＦＦ状態になる。これ
が光センサＡの場合はオーブン調理食品においてもレン
ジ調理となって問題となる。

【０００４】また、食品の大きさ、形状を判別し、加熱
時間、加熱温度を自動的に設定する自動調理を行う方式
も考えられている。図６は、食品１３の大小を判別して
自動調理を行う場合を示し、同図（ａ）は食品１３が大
きいとき、同図（ｂ）は食品１３が小さいときを示して
いる。発光素子１１ｃと受光素子１２ｃからなる透過型
の光センサＣが、光センサＢよりもさらに加熱室１６の
上方に設けられている。図７のフローチャートに示すよ
うに、光センサＣによって食品１３の高さを判別し（ス
テップ２６）、食品１３が大きい場合は調理時間を長
く、加熱温度も高く設定し（ステップ２７）、食品１３
が小さい場合は、調理時間を短く、加熱温度も低く設定
して（ステップ２８）、自動加熱調理を行う。ところ
が、油等で光センサが汚れた場合、光が遮断され、光セ
ンサはＯＦＦ状態になる。これが光センサＣであるとす
ると、食品１３の大小にかかわらず調理時間が長く、加
熱温度も高くなる。したがって、小さな食品１３におい
ても、調理時間が長くかつ加熱温度も高くなるため、食
品１３が焦げてしまうという不具合が生じる。

【０００５】光センサがＯＮ状態に故障するときは発光
素子であるＬＥＤを駆動していないときに受光素子であ
るＰｈＴｒ（ホトトランジスタ）がＯＮしているときで
あり、故障であると容易に判断できる。しかし、上述し
た光センサのＯＦＦ故障は判別が困難であり、故障の際
は調理モード等の判断において問題が起る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の光センサを用い
て調理モード及び食品の大、小等を判別するようにした
食品加熱装置は、油等で光センサが汚れてＯＦＦになっ
た場合、オーブン調理をレンジ調理と誤判断したり、ま
た食品の大、小等を誤判断して小さな食品でも長時間高
温で加熱して焦がしてしまう等の不具合が生じるという
問題があった。

【０００７】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
自動調理モード判別及び自動食品判別を行う食品加熱装
置において、判別に使用する光センサの特にＯＦＦ状態
となる故障を検出し、調理モード及び食品の誤判別を防
止することのできる食品加熱装置における光センサ故障
検知装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、第１に、加熱室の対向壁面に設けられた
発光手段と受光手段とからなる光センサで被加熱食品な
いしは該被加熱食品載置用の備品を検知して調理に関す
る情報を得る食品加熱装置における当該光センサの故障
を検知する光センサ故障検知装置であって、前記光セン
サを、その光路に物体がない状態で動作させたときの前
記受光手段の出力波形状態に基づいて当該光センサの故
障を検知する故障判断手段を有することを要旨とする。

【０００９】第２に、上記第１の構成において、前記故
障判断手段は、前記受光手段の出力が第１の設定レベル
から第２の設定レベルまで立ち上がるのに要する時間に
基づいて前記光センサの故障を検知することを要旨とす
る。

【００１０】第３に、上記第１の構成において、前記故
障判断手段は、前記光センサを動作させてから所定時間
後の前記受光手段の出力レベルに基づいて当該光センサ
の故障を検知することを要旨とする。

【００１１】

【作用】上記構成において、第１に、受光手段となるホ
トトランジスタは、その寄生容量の影響で出力波形が入
射光量に応じてある時定数をもって立ち上る。したがっ
て、光センサを、その光路に物体がない状態で動作させ
たときの受光手段の出力波形の立ち上がり等の状態を検
出することにより油等の汚れによる光センサの故障が検
知される。これにより、調理モード及び食品の誤判断が
防止される。

【００１２】第２に、受光手段の出力波形状態による光
センサの故障判断は、具体的には出力波形の立ち上がり
時における第１の設定レベルから第２の設定レベルにな
るまでの時間を用いることにより的確に行われる。

【００１３】第３に、受光手段の出力波形状態による光
センサの故障判断は、具体的には光センサを動作させて
から所定時間後の受光手段の出力レベルを用いることに
よっても的確に行われる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図３に基
づいて説明する。図１は、前記図４又は図６に示した透
過型光センサの一つについての回路図を示している。加
熱室の対向壁面に設けられた発光手段としてのＬＥＤ１
と受光手段としてのＰｈＴｒ２で構成された光センサ３
により被加熱物である食品ないしはその食品載置用の備
品を検知して調理モード又は食品の大、小等の調理に関
する情報が得られるようになっている。ＬＥＤ１のカソ
ードは抵抗４を介して駆動用トランジスタ５のコレクタ
に接続され、ＰｈＴｒ２のエミッタは出力抵抗６を介し
てアースされている。駆動用トランジスタ５のベースは
故障判断手段としてのマイコン１０におけるタイミング
信号発生器出力ポート７に接続され、ＰｈＴｒ２の出力
はマイコン１０におけるＡ／Ｄコンバータ入力ポート８
に入力されている。

【００１５】駆動用トランジスタ５を駆動することによ
り、ＬＥＤ１に電流を流してＬＥＤ１を発光させ、その
光をＰｈＴｒ２で受ける。光の透過時はＰｈＴｒ２はＯ
Ｎし、その出力Ｖｏｕｔは定常状態でＨレベルになり、
光の遮断時はＰｈＴｒ２はＯＦＦし、その出力Ｖｏｕｔ
は定常状態でＬレベルになる。ここで、光センサ３のＯ
ＦＦ故障を検出するため、ＬＥＤ１発光後のＰｈＴｒ２
の立ち上がり波形状態に着目する。図２にＰｈＴｒ２の
等価回路を示す。ＰｈＴｒ２は、トランジスタ２ａのコ
レクタ・ベース間にホトダイオード２ｂとコンデンサＣ
ｃｂが並列に接続され、ベース・エミッタ間にコンデン
サＣｂｅが並列に接続されている。したがって、ホトダ
イオード２ｂに光が当ると、その光量に比例した電流Ｉ
ｐが流れ、コンデンサＣｃｂ，Ｃｂｅの影響で、トラン
ジスタ２ａの出力Ｖｏｕｔは時定数を持って立ち上が
る。よって定常上程では、ＰｈＴｒ２は飽和して出力が
Ｈレベルであるため、ＰｈＴｒ２に当っている光の量は
検出できないが、ＬＥＤ１発光時のＰｈＴｒ２の出力立
ち上がりを検出することにより光の量の検出が可能とな
る。特にコンデンサＣｃｂはミラー効果により、その容
量は実際より大きくなり、したがって、ＰｈＴｒ２の出
力波形により、光センサ３の汚れ、又は、寿命による光
センサ３のレンズの曇りにより、光の量が減衰すること
が分り、光センサ３が完全に故障する前にその前兆を検
出することができる。

【００１６】図３の（ａ），（ｂ），（ｃ）に、ＰｈＴ
ｒ２の出力波形ＶｏｕｔとＬＥＤ１の発光タイミングを
示すための駆動用トランジスタ５のコレクタ・エミッタ
間電圧Ｖｃｅを示す。光センサ３の光路に食品、備品等
の物体の無い光透過時において、図３（ａ）は初期状
態、同図（ｂ）は光センサ３の汚れ、寿命等により、光
センサ３の出力の立ち上がり時間が長くなった場合、同
図（ｃ）は光センサ３が故障した場合をそれぞれ示して
いる。この透過型の光センサ３で、ＬＥＤ１の発光タイ
ミング期間１５０μｓｅｃでＰｈＴｒ２の出力Ｖｏｕｔ
が３．５Ｖ以上のときＨレベルとし、物体がないと判断
する。また、出力Ｖｏｕｔが３．５Ｖ未満のときＬレベ
ルとし、物体があると判断する。またこの出力Ｖｏｕｔ
はマイコン１０のＡ／Ｄコンバータ入力ポート８に入力
され、物体の有無はマイコン１０により判断される。し
たがって、図３の（ａ），（ｂ）は物体無しと判断さ
れ、同図（ｃ）は実際は物体無しにもかかわらず物体有
りと誤判断される。光センサの汚れは、食品の調理の油
蒸気が主要な原因と考えられるので時間的に徐々に起
る。このため、同図（ｃ）の状態になる前に、まず同図
（ｂ）の状態になる。したがって、同図（ｂ）の状態が
検出されることにより、光センサ３の故障を検出でき
る。

【００１７】故障判別方法は、光センサ３の光路に物体
が無い状態で光センサ３の出力のＶｏｕｔの立ち上がり
状態を判断することにより行われる。判断方法は種々考
えられるが、（１）光センサ３の出力Ｖｏｕｔの時定
数、例えば出力Ｖｏｕｔが第１の設定レベルから第２の
設定レベルまで立ち上がるのに要する時間、（２）出力
のＶｏｕｔの時間的増加分、例えば第１の時刻と第２の
時刻の間の出力増加分、（３）ＬＥＤ１発光後所定時間
後のＰｈＴｒ２の出力レベル等をマイコン１０で検出す
る。

【００１８】図３の（ａ），（ｂ），（ｃ）それぞれに
対応した具体的な判断結果を数値例により以下に記す。
ＬＥＤ１側の電源電圧Ｖｂ１は１４Ｖ，ＰｈＴｒ２側の
電源電圧Ｖｂ２は５Ｖである。

【００１９】（１）出力Ｖｏｕｔが第１の設定レベル０
Ｖから第２の設定レベル４．８Ｖまで立ち上がるのに要
する時間ｔが、 ｔ≦１００μｓｅｃのとき正常 ｔ＞１００μｓｅｃのとき汚れ大 と判断する。この判断結果では、図３（ａ）の場合はｔ
＝４０μｓｅｃで正常、同図（ｂ）の場合はｔ＝１５０
μｓｅｃで汚れ大と判断される。

【００２０】（２）第１の時刻０μｓｅｃから第２の時
刻１５０μｓｅｃ間の出力Ｖｏｕｔの立ち上がりの傾き
ΔＶ／Δｔが、 ΔＶ／Δｔ≧０．０４８Ｖ／μｓｅｃのとき正常 ΔＶ／Δｔ＜０．０４８Ｖ／μｓｅｃのとき汚れ大 と判断する。この判断基準では、図３（ａ）の場合はΔ
Ｖ／Δｔ＝０．１０８Ｖ／μｓｅｃで正常、同図（ｂ）
の場合はΔＶ／Δｔ＝０．０２９Ｖ／μｓｅｃで汚れ大
と判断される。

【００２１】（３）ＬＥＤ１の発光後、５０μｓｅｃ経
過時のＰｈＴｒ２の出力Ｖｏｕｔ１が、 Ｖｏｕｔ１≧４Ｖのとき正常 Ｖｏｕｔ１＜４Ｖのとき汚れ大 と判断する。この判断基準では、図３（ａ）の場合はＶ
ｏｕｔ１＝４．８Ｖで正常、同図（ｂ）の場合はＶｏｕ
ｔ１＝３Ｖで汚れ大と判断される。

【００２２】図３（ｃ）の場合は上記何れの判断基準に
おいても故障と判断される。また、上記光センサ３の故
障チェックを行うタイミングは、電源投入時、食品重量
センサの校正を行う時、食品加熱終了時等に行われる。

【００２３】なお、ＰｈＴｒの出力Ｖｏｕｔはコンパレ
ータで判断してもよい。また、受光手段としてホトダイ
オードを用いてもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１に、光センサを、その光路に物体がない状態で動作
させたときの受光手段の出力波形状態に基づいて当該光
センサの故障を検知するようにしたため、受光手段とな
るホトトランジスタ等は、その寄生容量の影響で出力波
形が入射光量に応じてある時定数をもって立ち上がるこ
とから、油等の汚れによる光センサの故障を検知するこ
とができる。したがって調理モード及び食品の誤判別を
防止することができて食品を適正な調理方法、加熱温
度、加熱時間で自動調理することができる。

【００２５】第２に、受光手段の出力波形状態による光
センサの故障判断を、具体的に出力波形の立ち上がり時
における第１の設定レベルから第２の設定レベルになる
までの時間に基づいて行うようにしたため、光センサの
故障を的確に検知することができる。

【００２６】第３に、受光手段の出力波形状態による光
センサの故障判断を、具体的に光センサを動作させてか
ら所定時間後の受光手段の出力レベルに基づいて行うよ
うにしたため、これによっても、上記と同様に、光セン
サの故障を的確に検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る食品加熱装置における光センサ故
障検知装置の実施例を示す回路図である。

【図２】図１におけるホトトランジスタの等価回路を示
す回路図である。

【図３】図１におけるホトトランジスタの出力波形等を
示す波形図である。

【図４】調理モード判別方式を採用した従来のオーブン
電子レンジの構成図である。

【図５】上記オーブン電子レンジの調理モード判別作用
を説明するためのフローチャートである。

【図６】食品判別方式を備えた従来のオーブン電子レン
ジの構成図である。

【図７】図６のオーブン電子レンジの作用を説明するた
めのフローチャートである。

【符号の説明】

１ ＬＥＤ（発光手段） ２ ＰｈＴｒ（受光手段） ３ 光センサ １０ 故障判別手段としての機能を有するマイコン

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【手続補正書】

【提出日】平成５年２月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】図１におけるホトトランジスタの出力波形をオ
シログラフにより表わした図である。

フロントページの続き (72)発明者 前川 薫 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝住空間システム技術研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱室の対向壁面に設けられた発光手段
   と受光手段とからなる光センサで被加熱食品ないしは該
   被加熱食品載置用の備品を検知して調理に関する情報を
   得る食品加熱装置における当該光センサの故障を検知す
   る光センサ故障検知装置であって、 前記光センサを、その光路に物体がない状態で動作させ
   たときの前記受光手段の出力波形状態に基づいて当該光
   センサの故障を検知する故障判断手段を有することを特
   徴とする食品加熱装置における光センサ故障検知装置。
2. 【請求項２】 前記故障判断手段は、前記受光手段の出
   力が第１の設定レベルから第２の設定レベルまで立ち上
   がるのに要する時間に基づいて前記光センサの故障を検
   知することを特徴とする請求項１記載の食品加熱装置に
   おける光センサ故障検知装置。
3. 【請求項３】 前記故障判断手段は、前記光センサを動
   作させてから所定時間後の前記受光手段の出力レベルに
   基づいて当該光センサの故障を検知することを特徴とす
   る請求項１記載の食品加熱装置における光センサ故障検
   知装置。