JPH0777332A

JPH0777332A - 加熱装置

Info

Publication number: JPH0777332A
Application number: JP16285593A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Kako; 英徳加古; Takayasu Narita; 隆保成田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1995-03-20

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、安定して検出した距離検出手段の
信号から被加熱物の高さの変化量を検知し、加熱手段を
適正に制御して調理のできばえを向上させることを目的
とする。【構成】加熱室１１の上面部から被加熱物１８までの
距離を検出する距離検出手段１，２，３と、距離検出信
号から前記距離の変化を認識する距離変化認識手段４
と、距離変化認識手段４の出力信号を基に加熱手段７又
は１０を制御する制御手段９と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、電子レンジ等の加熱装
置に係り、被加熱物の高さの変化を検出することによっ
て加熱調理の自動化を実現するようにした加熱装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の加熱装置として加熱室内に入れら
れた被加熱物の大きさを超音波センサを用いて検出し、
加熱時間を自動設定するようにしたものがある。例え
ば、特開昭６３−２１４２１号公報に開示された加熱装
置では、超音波センサを用いて送信してから反射信号を
受信するまでの時間を測定することにより、加熱室上部
から被加熱物までの距離を検出し被加熱物の高さを求め
ている。このデータを回転皿一周にわたって連続的に制
御部に取り込み被加熱物の大きさを推定するものであ
る。

【０００３】このような超音波センサを使用した従来の
加熱装置を図７を用いて説明する。同図において、１は
送信用超音波センサ、２は受信用超音波センサ、３は距
離検出回路であり、これらの送、受信用超音波センサ
１，２及び距離検出回路３により距離検出手段が構成さ
れている。１８は食品、６は回転皿、５は回転皿６上に
載せられる食品１８の重量を検出する重量センサ、１１
は加熱室、７は加熱手段としてのマグネトロン、８はマ
グネトロン７の駆動電源、９は距離検出手段や重量セン
サ５の信号に基づいて加熱を制御する制御手段であり、
１２は冷却ファン、１４は吸気口、１３は排気口であ
る。加熱室１１上面に取り付けられた送信用超音波セン
サ１から下方に数１０ｋＨｚの超音波が間欠的に発振さ
れ、食品１８あるいは回転皿６からの反射波が受信用超
音波センサ２で受信される。距離検出回路３は超音波セ
ンサ１，２の送受信を制御して、送信してから受信する
までの時間を検出して距離情報を制御手段９に出力す
る。検出距離Ｄは送、受信用超音波センサ１，２が近接
しているとすれば、次のように算出される。

【０００４】

【数１】Ｄ＝ｖ・ｔ／２（ｍ）ｖ＝３３１．５＋０．６・Ｔ（ｍ／ｓ）ここで、ｖ：音速、ｔ：時間（ｓ）、Ｔ：加熱室温度
（℃）距離は時間に比例するので、時間を測定すれば距離を検
出できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の加熱装置では、
回転皿の回転を利用して一周したときの被加熱物の高さ
とその変化からその大きさを推定するもので、超音波セ
ンサは回転皿の回転軸から離れたところに取り付けられ
被加熱物上面円周上の連続的な距離を検出する。このた
め、被加熱物が水平方向に平板状のものでない限り超音
波センサの検出信号は常に変動していた。したがって、
時間的に大きさ、高さが変化するような被加熱物の検出
は困難であった。また、超音波センサの受信信号は微弱
である上、音波は風や蒸気の影響を受け、機械室のマグ
ネトロン等の部品を冷却して温められた空気や食品自身
から発生する蒸気によって乱されたり、超音波が機械的
に固定する金属面を伝わって受信波形を乱すので、超音
波センサを、マイクロ波によって加熱する電子レンジ内
に設置するには、耐ノイズ性能を高めないと安定に信号
を検出できなかった。さらに、超音波センサの大きさや
位置の影響で取り付け穴部からマイクロ波が洩れてしま
うとか、被加熱物からでる蒸気で超音波センサが汚れて
能力が低下するといった問題があった。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、安定して検出した距離検
出手段の信号から被加熱物の高さを検出して被加熱物が
何であるかを判断し、またその高さの変化量を検出して
加熱手段を適正に制御することを可能とし、調理のでき
ばえを向上させることのできる加熱装置を提供すること
にある。

【０００７】

【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、加熱室内の被加熱物を少なくと
も１つの加熱手段によって加熱調理する加熱装置におい
て、前記加熱室上面部から前記被加熱物までの距離を検
出する距離検出手段と、該距離検出手段の出力信号によ
り前記距離の変化を認識する距離変化認識手段と、該距
離変化認識手段の出力信号を基に前記加熱手段を制御す
る制御手段とを有することを要旨とする。

【０００８】第２に、上記第１の構成において、前記被
加熱物を載せる回転皿を備え、前記距離検出手段は前記
回転皿の回転軸上における前記加熱室上面から前記被加
熱物までの距離を検出するように構成してなることを要
旨とする。

【０００９】第３に、上記第１又は第２の構成におい
て、前記距離検出手段は超音波センサで構成してなるこ
とを要旨とする。

【００１０】第４に、上記第３の構成において、前記超
音波センサは金属ケースに覆われたものであり、前記加
熱室上部に金属製の筒を設け、その中に緩衝材を介して
前記超音波センサを固定してなることを要旨とする。

【００１１】第５に、上記第３の構成において、前記加
熱室には吸気口と排気口とが設けられ、前記排気口には
ファンを設置し、前記吸気口から外気を吸引して前記加
熱室内に取り込み前記排気口より排気するように構成し
てなることを要旨とする。

【００１２】第６に、上記第３の構成において、金属板
からなる前記加熱室と前記距離検出手段の電源電位の何
れかと同電位になるように接続してなることを要旨とす
る。

【００１３】

【作用】上記構成において、第１に、加熱室上面部から
被加熱物までの距離情報の時間的変化から、例えばラッ
プを付けた食品のラップの膨らみやケーキの膨らみなど
が検知され、この距離情報の時間的変化を基に加熱手段
が制御されることにより、調理のできばえを向上させる
ことが可能となる。

【００１４】第２に、距離検出手段は、被加熱物を載せ
た回転皿が回転しても常にその回転軸上付近を測定する
ので安定に高さ信号を検出でき、変動の少ない安定した
距離情報の検出が可能となる。

【００１５】第３に、距離検出手段には、加熱装置内に
おいて距離情報の検出容易性の得られる超音波センサが
用いられる。

【００１６】第４に、超音波センサは金属ケースに覆わ
れ、しかも金属製の筒に緩衝材を介して固定したので、
センサ自身に汚れが付かず耐久性がよくなり、清掃性も
向上する。また送、受信センサ素子間で機械的に伝達す
る振動による影響も抑えられる上、マイクロ波等が取り
付け部から漏洩することもなく、安全で信頼性を向上さ
せることが可能となる。

【００１７】第５に、排気用のファンによって加熱室内
へ外気を取り込み排気して加熱室内の温度変化を小さく
抑えることにより、超音波センサから揺らぎの少ない安
定した信号を検出することが可能となる。

【００１８】第６に、距離検出手段の電源電位と加熱室
を同電位にすることにより、例えばマグネトロン駆動回
路等から放射される雑音などに強くなり一層安定した信
号の検出が可能となる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図６に基づ
いて説明する。なお、図１及び図２において前記図７に
おける機器及び素子等と同一ないし均等のものは、前記
と同一符号を以て示し重複した説明を省略する。

【００２０】まず、図１において４は距離変化認識手
段、１０はヒーターである。図２は図１を側面から見た
図であり、１５は加熱室１１の扉である。この実施例で
は、送信用超音波センサ１を回転皿６の回転軸上の加熱
室１１の天井面に下方に向けて取り付けたもので、被加
熱物１８上表面の回転軸周辺に当たって跳ね返ってくる
超音波を受信用超音波センサ２で受ける構成となってい
る。図３は、送、受信超音波センサ１，２の加熱室１１
天井面取り付け部の詳細を示す図であり、１６は金属製
の筒、１７はゴムなどでできた振動を防止するための緩
衝材である。同図に示すように、距離検出回路３のグラ
ンドと金属板からなる加熱室１１とは同電位となるよう
に導線で接続されている。

【００２１】図５は、距離検出回路３の構成を示すブロ
ック図である。制御回路２４からバースト波、例えば１
００ｍｓごとに４０ｋＨｚの信号を数波だけ出力する。
これを昇圧回路１９で電圧を大きくして送信用超音波セ
ンサ１に印加して超音波を送信する。被加熱物１８で反
射した超音波を受信用超音波センサ２で検出し、増幅回
路２０で受信信号を増幅し、検波回路２１で送信を開始
してから反射信号を受信するまでの時間を検出する。時
間距離変換回路２２は検波回路２１の時間信号を距離信
号に変換して距離変化認識手段４に出力する。電源２３
は距離検出回路３の電力を供給する部分であり、グラン
ド線は加熱室１１と接続してある。

【００２２】超音波センサ１，２による距離測定を図６
の動作波形を使って説明する。昇圧回路１９の出力信号
が送信波形であり、一定周期ごとに４０ｋＨｚの信号
を送信用超音波センサ１に印加して加熱室１１の上側か
ら下方の被加熱物１８に向けて超音波を出す。被加熱物
１８に反射してはね返った超音波を受信用超音波センサ
２で受信し、増幅回路２１で信号を大きくしたのが受
信波形である。この波形では送信信号を出してから約１
ｍｓ後に反射信号を受信しており、被加熱物１８までの
距離は１８cm程度であることが分る。検波回路２１では
送信信号を出力してからこの受信波形の振幅がある値
以上になるまでを検出して、この期間だけハイレベルの
検波回路出力のような波形を作り時間距離変換回路２
２に出力する。時間距離変換回路２２では内部に発振回
路とカウンタ回路を持ち、入力信号のハイレベルの期間
中に発振回路で作った波形が何波はいるかを数えて距離
信号に変換する。この一連の動作を０．１ｓごとに繰り
返すことにより、加熱室１１の天井部に取り付けた超音
波センサ１，２から被加熱物１８までの距離を連続的に
検出することが可能である。これにより、回転皿６まで
の距離Ｌ₀を基準に取って、被加熱物１８までの距離Ｌ
を測定してやれば、被加熱物の高さＨは、Ｈ＝Ｌ₀−Ｄから容易に求められる。この値を制御手段９に送ってや
ることにより、制御手段９がヒーター１０やマグネトロ
ン７の加熱手段を制御する制御情報とすることが可能と
なる。

【００２３】次に、距離検出回路３から出力される一連
の信号は、超音波センサ１を回転皿６の回転軸上に設置
したため、回転皿６が回転してもいつも被加熱物１８の
回転軸上の部分までの距離を検出しているため、変動の
ない値を示す。ところが、加熱中に被加熱物１８が膨ら
んだり、水分の蒸発を防ぐためにラップを掛けていて蒸
気によってラップが膨らんだときには、距離信号は小さ
くなる。図４はこのような場合の例で、同図（ａ）はヒ
ーター１０でオーブン調理を行いケーキを焼いたときの
距離検出回路３の距離信号出力の時間変化を表したグラ
フである。同図（ｂ）は冷凍ピラフ等をラップをして温
めたときに得られるグラフである。このような信号変化
を距離変化認識手段４では例えば初期の距離に対しての
変化量を検出して、制御手段９に出力するとか、時間当
たりの距離変化率を求めて出力する。この信号をもとに
制御手段９はあと何分加熱を行うかとか、加熱電力をい
くらに変更するとか、加熱を終了するとかを制御するこ
とが可能となる。これにより、調理の自動化を実現する
だけでなく、被加熱物１８が変化するといったより正確
な情報から調理のできばえも向上させることができる。

【００２４】この実施例では、超音波センサ１，２に金
属ケースに覆われたいわゆる防滴型というタイプを使っ
たので、素子内部にマイクロ波が悪影響を与えることは
なく確実に超音波を送信及び受信することができるし、
直接センサの振動素子部分に蒸気や油などが侵入せず信
頼性、耐久性に優れている。ところで、加熱室１１のよ
うな狭い空間で変動の少ない安定な距離信号を検出する
には、最短距離で測定できるように超音波センサ１，２
は近接した位置に設置した方が良い。しかし、超音波セ
ンサは金属板などの振動を伝え易いところに取り付ける
と直接金属を伝わって来る振動で正確に被加熱物１８か
らの反射信号を検出できなくなる。したがって、ゴムな
どの弾性体でできた緩衝材１７で超音波センサ１，２を
固定しなければならないが、電子レンジではマイクロ波
が漏洩しないようにする必要がある。そこで、このタイ
プの超音波センサを図３のような構造で電子レンジに組
み込んでいる。これは、マイクロ波は金属表面では反射
するので、この構造でマイクロ波が洩れるのは超音波セ
ンサ１，２と金属製の筒１６の隙間だけである。たとえ
ば、超音波センサの直径が２０mmのとき、隙間を約２mm
以下とし筒１６の長さをマイクロ波の波長の１／４だけ
とってやれば、特にチョーク構造を作らなくてもその波
長の関係から電波は外に洩れない。この隙間の部分に緩
衝材１７を取り付け超音波センサ１，２を固定してやれ
ば直接振動を拾うことなく、しかもマイクロ波が漏洩す
るのを抑えることができる。

【００２５】また、超音波が空気中を伝搬する速度（音
速：ｖ）は、空気の温度に影響される。したがって、安
定な距離信号を検出するには、できるだけ加熱室１１内
の温度変化を生じないようにする必要がある。さらに、
超音波センサ１，２に蒸気や油などが付いて感度が悪く
ならないようにする必要がある。そこで、マグネトロン
７を冷却した空気を加熱室１１内に入れて空気を循環さ
せるのではなく、被加熱物１８から発生するこれらのも
のを強制的に排気できるように冷却ファン１２を設けて
いる。そして、吸気口１４から外気を直接加熱室１１に
取り入れ、被加熱物１８からでる温かい蒸気とともに冷
却ファン１２で排気口１３から排気する構造にする。こ
れにより、検出信号は温度の影響を受け難くなり安定す
る上、汚れも付き難く信頼性を向上させることができ
る。さらに、図５、図６から分るように微小信号を増幅
して距離を検出しているのでノイズに弱い。電子レンジ
内ではマグネトロン７を駆動させると加熱室１１の壁を
電流が流れて他の電子回路に電圧を誘起したり、マグネ
トロン７やその駆動電源８からノイズを放射したりし
て、特に距離検出回路３に悪影響を及ぼす。そこで、図
３や図５に示すように距離検出回路３のグランドと加熱
室１１を短い導線で接続する。こうすることにより、加
熱室１１と距離検出回路３のグランド電位が同電位にな
り静電的なノイズを抑えられる上、電磁誘導的なノイズ
も加熱室３がシールドの役目をして抑えられ、雑音の影
響のない安定した信号を検出できる。以上のように、本
実施例は、加熱室上面部から被加熱物までの距離を測定
して加熱物の高さを検出したり、その高さ変動を検出し
たりすることが確実に行え、加熱の自動化が行えるとと
もにそのできばえを向上させることができる。

【００２６】なお、本実施例では送信用と受信用の超音
波センサが各々１つある場合に付いて説明したが、超音
波センサは送受信兼用のものでもかまわないし、さらに
それぞれが複数あってもかまわない。また、距離検出手
段は、このような超音波利用のものに限らず光学的なも
のであってもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１に、加熱室上面部から被加熱物までの距離情報の時
間的変化を基に加熱手段を制御するようにしたため、こ
の距離情報の時間的変化から例えばラップを付けた食品
のラップの膨らみやケーキの膨らみなどを検知してこれ
を適正に制御することが可能となって、調理のできばえ
を向上させることができる。

【００２８】第２に、距離検出手段は被加熱物を載せる
回転皿の回転軸上における加熱室上面から被加熱物まで
の距離を検出するようにしたため、回転皿が回転しても
常にその回転軸上付近を測定するので、安定に高さ信号
を検出でき、変動の少ない安定した距離情報を検出する
ことができる。

【００２９】第３に、距離検出手段は超音波センサで構
成したため、加熱装置内において距離情報の容易検出性
を得ることができる。

【００３０】第４に、超音波センサは金属ケースで覆
い、しかも金属製の筒に緩衝材を介して固定したため、
センサ自身に汚れがつかず耐久性がよくなり、清掃性も
向上する。また、送、受信素子間で機械的に伝達する振
動による影響も抑えられる上、マイクロ波が取り付け部
から漏洩することもなく、安全で信頼性を向上させるこ
とができる。

【００３１】第５に、排気用のファンによって加熱室内
へ外気を取り込み排気して加熱室内の温度変化を小さく
抑えるようにしたため、超音波センサで揺らぎの少ない
安定した高さ信号を検出することができる。

【００３２】第６に、金属板からなる加熱室と距離検出
手段の電源電位とを同電位にしたため、例えばマグネト
ロン駆動回路等から放射される雑音などに強くなり一層
安定した距離情報を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る加熱装置の実施例の内部構成を示
す構成図である。

【図２】図１の側面からみた構成図である。

【図３】上記実施例における超音波センサの取付部等を
拡大して示す図である。

【図４】上記実施例において超音波センサによって検出
された被加熱物までの距離データを示す図である。

【図５】上記実施例における距離検出手段の構成を示す
ブロック図である。

【図６】上記距離検出手段の動作を説明するための波形
図である。

【図７】従来の加熱装置の内部構成を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１送信用超音波センサ２受信用超音波センサ３送、受信用超音波センサとともに距離検出手段を構
成する距離検出回路４距離変化認識手段６回転皿７マグネトロン（加熱手段）９制御手段１０ヒーター１１加熱室１２ファン１３排気口１４吸気口１６金属製の筒１７緩衝材１８被加熱物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱室内の被加熱物を少なくとも１つの
加熱手段によって加熱調理する加熱装置において、前記
加熱室上面部から前記被加熱物までの距離を検出する距
離検出手段と、該距離検出手段の出力信号により前記距
離の変化を認識する距離変化認識手段と、該距離変化認
識手段の出力信号を基に前記加熱手段を制御する制御手
段とを有することを特徴とする加熱装置。
【請求項２】前記被加熱物を載せる回転皿を備え、前
記距離検出手段は前記回転皿の回転軸上における前記加
熱室上面から前記被加熱物までの距離を検出するように
構成してなることを特徴とする請求項１記載の加熱装
置。
【請求項３】前記距離検出手段は超音波センサで構成
してなることを特徴とする請求項１又は２記載の加熱装
置。
【請求項４】前記超音波センサは金属ケースに覆われ
たものであり、前記加熱室上部に金属製の筒を設け、そ
の中に緩衝材を介して前記超音波センサを固定してなる
ことを特徴とする請求項３記載の加熱装置。
【請求項５】前記加熱室には吸気口と排気口とが設け
られ、前記排気口にはファンを設置し、前記吸気口から
外気を吸引して前記加熱室内に取り込み前記排気口より
排気するように構成してなることを特徴とする請求項３
記載の加熱装置。
【請求項６】金属板からなる前記加熱室と前記距離検
出手段の電源電位の何れかと同電位になるように接続し
てなることを特徴とする請求項３記載の加熱装置。