JPS599893A - ワイヤレスプロ−ブを備えた高周波加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、被加熱物の温度データをワイヤレスで送受信
を行ない、調理の制御の自動化を行なう高周波加熱装置
に関するものである。

従来の高周波加熱装置において、加熱制御の自動化の方
式として、被加熱物から発生する温度や湿度あるいはガ
スを、それぞれサーミスタ、湿度センサおよびガスセン
サを用いて検出し、被加熱物の仕上りを検知するものが
ある。また被加熱物の表面温度を赤外線センサで測り、
被加熱物の仕上りを検知し、自動制御を行なうものもあ
る。

これらの方式は、検知するセンサが高周波等の影響を受
けないように、被加熱物と離れた加熱室外部に設置され
ているため、調理の操作は良いが加熱室内の雰囲気の温
度、湿度およびガスを検出しているため、仕上りに多少
のばらつきがあったり、また被加熱物の中間温度で加熱
制御することが困難であった。赤外線センサによる方式
は、検出する色域が狭く、その領域から外れたら検出不
可能で、被加熱物の設置位置や、容器の形状等に難点が
あった。これらを解決する方式として、被加熱物にサー
ミスタを設けたプローブを挿入し。

その温度データを有線で取り出し、加熱制御を行なう方
式がある。この方式は被加熱物の温度を正確にとルえる
ことができ、またユーザの希望の設定温度で加熱制御す
ることが可能である。しかしプローブを有線で加熱室外
部の制御回路と接続しているため、被加熱物の加熱むら
対策に効果あるターンテーブル方式が使用できない欠点
があった。

この上記の欠点を解消する方式として、ワイヤレスプロ
ーブが考えられる。これは被加熱物の温度データを電波
や超音波あるいは光を媒体としてプローブから送信し、
加熱室外部で受信し、加熱制御を行なうも・ので、この
方式はターンテーブルの使用も可能となる。またこのプ
ローブは、ピード型サーミスタを温度検知素子として、
グローブ先端に封じ、被加熱物の温度変化を抵抗値変化
としてとらえ、抵抗値変化を電圧変化あるいは発振周波
数変化として信号を送る。この送信の電子回路の電源と
しては、電池が考えられるが、電池は寿命時間の問題が
あり、交換が必要となる。電池を使用せずに加熱室内の
高周波をアンテナで受け。

これをダイオードで整流して、電源として用いることが
考えられる。

本発明は、上記のワイヤレスプローブを実現スるためな
されたもので２周囲の温度変化や電源電圧の変動に対し
ても安定し、使い勝手に優れたワイヤレスプローブを備
えた高周波加熱装置を提供することを目的とする。

その目的達成のため、被加熱物の温度変化をサーミスタ
の抵抗値変化で検知し、それを発振周波数変化に変換し
、超音波を媒体として送信を行い。

更にその送信部の電子回路の電源を高周波をアンテナで
受けたものをダイオードで整流して得るようにしたもの
である。

以下９本発明の一実施例を図を用いて説明する。

第１図はワイヤレスプローブを用いた場合の高周波加熱
装置の全体斜視図であるが、１は高周波加熱装置本体で
あり、２はコントロールパネル、３は加熱室、４はドア
である。５はターンテーブル。

６は被加熱物、７はワイヤレスプローブである。

この図に示すように、ワイヤレスプローブ７は被加熱物
に挿入され、被加熱物の温度データを送信する。加熱室
外部には受信素子を設け、制御回路に接続する。信号を
送る媒体は超音波である。この装置の使用法および動作
順序は。

（１）ターンテーブル５に被加熱物６を載置し、ワイヤ
レスプローブ７を挿入してドア４を閉じる。

９）希望温度をコントロールパネル２に設定し。

スタートボタンを押す。

（３）加熱室内に高周波が入ると、被加熱物６は加−熱
され同プローブ７からは温度データが送信される。

（４）設定した温度と送信された温度データの値が一致
したら、制御回路が動作し、マグネトロンの電源回路が
ＯＦＦとなり、調理完了となる。

次にワイヤレスプローブ７の本体を第２図に示す。８は
ビート形のサーミスタが封入された突起部で、被加熱部
６に挿入する部分である。９は送信素子を内蔵した部分
である。また送信回路部は本体７に収納されている。送
信回路の電源は同プローブ７の一部にアンテナを設け、
加熱室３内の高周波を受け、ダイオードで整流して使用
する。

ワイヤレスプローブ７のシステムにおいて、サーミスタ
は温度変化を抵抗値変化としてとらえ。

抵抗値の変化を発振周波数の変化に変換し、超音波送信
素子より温度のデータ信号を送信する。送信された信号
は加熱室３外部に設けた受信素子で受け、増幅して波形
整形を行ない、パルス化する。

この温度のデータ信号のパルス周期をマイクロコンピュ
ータで読み込み、演算処理を行ない、被加熱物の温度を
把握する。

第３図に、プローブの送信回路のブロック図を示す。１
０は電源、１１は発振回路、１２は温度検出部である。

１３は超音波送信素子１４に共振する共振回路部で、送
信効率を向上させる。

このブロック図の発振回路１１と温度検出部１２の具体
的な回路が第４図である。発振回路１１は。

ＣＭＯＳインバー夛を用い、　ＲＣの充放電を利用した
回路で無安定バイブレタを構成している。そしてこの回
路の動作タイミングは第５図のように表わせる。この発
振回路１１の発振周期Ｔ　２６は、一般にＴ　−２，２
ＲＴ−ＣＴで表わされる。しだがって、　ＲＴ１８をサ
ーミスタにすると１発振周期Ｔは温度変化によって変わ
る。サーミスタ１８は、温度が上昇すると抵抗値が小さ
くなるのが普通で９発振周期は上式より短くなる。同回
路で抵抗Ｒ８は、　ＣＭＯＢインバータＡ１５０入力保
護ダイオードに流れる電流を小さくするだめの保護抵抗
である。インノ＜−タＡ１５の入力電圧ｖ１２０は、第
５図の（ａ１２３となる。

ここで電源電圧は、ローレベル（グランド）をＶＳＩＩ
＋とし、ハイレベルをＶＤＤとした。入力電圧ｖ１２０
のに圧波形は、インバータのスレッショルド電圧ＶＴＲ
で変化し、電圧ｖ２２１の波形はインバータＡ１５によ
り第５図（ｂ１２４に示すような立上りと立下がりがゆ
るやかな矩形波となる。さらに電圧ｖ２２１は。

インバータＢ１６により整形された矩形波となる。

この発振回路に超音波送信素子１４の送信周波数に共振
する直列共振回路３６Ａを付加した回路が第６図である
。第６図で発振回路１１のサーミスタ１８の部分は、サ
ーミスタ１８にパラレルに固定抵抗Ｒ２２７を設け、シ
リーズに半固定抵抗Ｒ１２６を設けた。

半固定抵抗Ｒ１２６は周期′１２６調整用で、固定抵抗
Ｒ２２７はサーミスタＲｔ１Ｂの抵抗値変化の幅を小さ
くするためである。発振回路１１の出力電圧Ｖｏ２２を
下記のバッファー回路３０Ａに接続する。すなわちイン
バータ０２８を介して反転させ、コンデンサＣ１と抵抗
Ｒ３で微分する。微分した電圧ｖ４をインバータＤ３３
を介して反転させ、超音波送信時間を決め、直列共振回
路３６Ａに接続する。直列共振回路３６Ａの共振周波数
ｆは、コンデンサーの容量を０２３５　、コイルのイン
ダクタンスをＬ１３６としだとき９次式で表わされる。

したがって９周波数ｆの値を超音波送信周波数に一致す
るようにＬＬ、０２の値を決定する。超音波送振素子は
コイルＬ１５６の両端に接続し、高周波電流を流し、送
信効率を向上させた。

第７図に、第６図の回路の各点の電圧波形を示した。同
ハ）３８は発振回路の出力電圧ｖ０２２の波形で、同０
Ｄ１３９はインバータＣを介した電圧ｖ３２９の波形で
、同（ｃ１４０は電圧ｖ３を微分した電圧■４３２の波
形である。同（イ）４１は微分した電圧ｖ４３２をイン
バータＤ３３を介した出力電圧ｖ５３４の波形で。

同ｆｅ１４２は超音波送信素子１４の両端の電圧ｖ６３
７０波形である。

次に、他の送信回路の実施例を示す。第８図は発振回路
が上記のものと同じで、積分回路を設け。

矩形波の立上りをゆるやかとし、立下りの時直列共振回
路を動作させ、超音波送信を行なう回路である。発振回
路の出力にバッファー回路３０ＡとしてＲＣの積分回路
を接続し、抵抗Ｒ４４３に逆方向のダイオードＤ１４４
をパラレルに接続する。このようにすると、矩形波の立
上りはダイオードＤ１４４が高インピーダンスとなるた
め、抵抗Ｒ４４３とコンデンサＣ３４５の充電カーブが
ゆるやかとなるっまた立下りすなわち放電時においては
、ダイオードＤ１４４が順方向となって低インビ−ダ７
スとなるため、急峻に放電が行なわれる。第９図にこの
回路の電圧波形を示す。同ｆａ１３８は発振回路の出力
電圧Ｖｏ２２で、同（ｔ）１５０は積分回路の出力ｖ７
４６の波形である。超音波送信素子は前に述べた通りで
ある。

次に超音波送信回路の温度特性と電源電圧ＶＤＤの特性
について述べる。本発明のワイヤレスプローブは先に記
述したように、サーミスタの抵抗値変化をそのまま発振
周期の変化に変換し、受信回路においてこの周期をマイ
コンで読み込み、演算処理を行ない、被加熱物の温度を
把えるだめ、送信回路部が周囲の温度や電源電圧ＶＤＤ
の変動で周期が著しく変化しては被加熱物の温度を正確
に把えることはできない。したがって送信回路は周囲の
条件で発振周期が変動しないことが望ましい。

第１０図と第１１図に第６図の送信回路のみの温度特性
と電源電圧の特性を示す。第１０図はプローブの周囲温
度を一４０〜９０°Ｃに変化させたとき、固定した発振
周期の変化率を実測して示しだものである。この特性曲
線より、温度変化に対して発振周期の変動は非常に小さ
い。また第１１図に電源電圧ＶＤＤをＤＣ３〜９ｖに変
化させたとき、固定した発振周期の変化率を実測して示
しだ。この特性より、電源電圧ＶＤＤは５ｖ以上にとれ
ば、はとんど周期変動はないと言える。

加熱室３内の高周波をアンテナで受け、ダイオードで整
流して送信回路の電源として使用する方式は、ターンテ
ーブル上のプローブの位置変動に伴い電源電圧の変動が
生じる。従って電源電圧がＤＯ５Ｖ以下になることはあ
り２発振周期の変化率は大きくなり、かつ周期は長くな
る傾向を示す。

しだがって、受信システムのマイコンで最小の周期を正
信号としてとらえるようにアルゴリズムを作成すると、
低電圧における問題は生じない。ＤＣ？■以上の電圧に
対しては、電源回路にツェナーダイオードを用いれば問
題はない。

以上の如く本発明によれば、プローブの送信回路の発振
周波数（あるいは周期）の変化率が周囲の温度変化や電
源電圧の変動に対して非常に小さいため、被加熱物の温
度を精度良くとらえることができ、又送信部の部品点数
が少ないため、プローブを小型軽量にでき、特に電源と
して高周波を整流したものを使用するので使い勝手が良
いという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるワイヤレスプローブを
用いた高周波加熱装置の外観図、第２図は同ワイヤレス
プローブの斜視図、第３図は同プローブの回路構成ブロ
ック図、第４図は同プローブの発振回路図、第５図は同
発振回路の各点の電圧波形図、第６図は同送信回路図、
第７図はその回路の各点の電圧波形図、第８図は同地の
実施例による送信回路図、第９図はその回路の各点の電
圧波形図、第１０図は第６図の送信回路の温度特性図、
第１１図は同電源電圧変動に対する特性図である。 １・・・高周波加熱装置、６・・・被加熱物。 ７・・・ワイヤレスプローブ、１１・・・発振回路、１
０・・・電源。 １４・・・超音波送信素子、１２・・・温度検出部。 １８・・・サーミスタ、　　１５．１６・・・Ｃ！ＭＯ
Ｓインバータ。 ３０Ａ・・・バッファー回路、３６Ａ・・・直列共振回
路。 出願人　　日立熱器具株式会社 第２図 第４図 第５図 第６図 第８因 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加熱室内の被加熱物の温度を検出する感熱素子と、検出
   した信号に応じて発振周波数が変化する発振機構と、超
   音波を送信する送信機構とを有したワイヤレスプローブ
   σ）を備え、送信回路の発振回路（１１）を無安定バイ
   ブレータで、又感熱素子をサーミスタ（１８）で構成し
   、前記発振回路（１１）の出力の立上りまたは立下りを
   検出する温度検出部（１２）とバッファー回路（３０Ａ
   ）と直列共振回路（３６Ａ）を直列に接続し、その直列
   共振回路（３６Ａ）の中点に超音波送信素子（１４）を
   接続し、更に電源（１０）として高周波を整流したもの
   で構成し、広範な温度範囲で安定した発振周波数を得る
   ことを特徴としたワイヤレスプローブを備えた高周波加
   熱装置。