JPS6127662B2

JPS6127662B2 -

Info

Publication number: JPS6127662B2
Application number: JP171479A
Authority: JP
Inventors: Hajime Tachikawa; Mitsuru Watabe; Kenjiro Yokoyama
Original assignee: Hitachi Netsu Kigu KK
Current assignee: Hitachi Netsu Kigu KK
Priority date: 1979-01-09
Filing date: 1979-01-09
Publication date: 1986-06-26
Also published as: JPS5595038A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は被加熱物のこげ目を検知し、自動的に
適正加熱するための制御機構を有する加熱装置に
関するものである。

加熱室内に収納されている被加熱物に電気ヒー
タまたはガスバーナ等による熱気あるいは赤外線
を供給して被加熱物を加熱する電気オーブン、ガ
スオーブン（またはグリル）、オーブンレンジ等
の加熱装置において、被加熱物のこげ目の程度の
制御は従来タイマーを用い、使用者が加熱時間を
設定する方法で行なつている。しかし、被加熱物
の量および含水率、組成物質の種類、さらには形
状などによつて、所望のこげ目を得る加熱時間が
それぞれ異なつているために、加熱時間の設定に
は相当の熟練を必要とし、しばしば不適当な設定
によつて被加熱物に過不足を生じていた。このた
め、タイマーを設けていても実際には使用者がた
えず被加熱物のこげ目の程度を監視していなけれ
ばならず、使い勝手が悪いという欠点を有してい
た。

本発明の目的は、前述した従来技術の欠点を解
消し、被加熱物のこげ目の程度を適正に自動制御
する加熱装置を提供することである。

上記目的を達成するために本発明は、加熱室外
部近傍に、被加熱室内の被加熱物に可視光を照射
するランプと被加熱物表面からの反射光を受光す
る光センサ（CdS）を設け、照度の変化からこげ
目の状態を検出し、適正なこげ目が生じた時点で
電気ヒーター、ガスバーナ等による加熱を停止さ
せる。

以下、本発明を図面を用いて具体的に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例であつて、熱風循環
式オーブンレンジの断面図を示す。

この第１図において、１は加熱室、２は耐熱高
周波低損失材料からなるターンテーブル、３は被
加熱物、４はドア、５および５′は電気ヒータ、
６は高周波発振管、７は導波管、８はターンテー
ブル２用のモータ、９はフアン、１０はランプ、
１１は集光部、１２は鏡、１３は受光範囲調節用
レンズ、１４は光センサ（CdS）、１５は制御装
置、１６は電源装置、１７，１７′は送風口、１
８は吸入口、１９はパンチ孔である。なお、集光
部１１、鏡１２、レンズ１３は耐熱材料によるも
のである。

今、ドア４を開いてターンテーブル２上に被加
熱物３を置き、ドア４を閉じて電源装置１６を駆
動すると、ランプ１０が点灯して被加熱物３を照
明し、被加熱物３の反射光が集光部１１、鏡１
２、レンズ１３を介して光センサ１４に送られ、
制御装置１５は被加熱物３からの照度を記憶す
る。一方、電気ヒータ５，５′、フアン９が動作
を開始して熱風が送風口１７，１７′から加熱室
１内に送り込まれる。なお、熱風は吸入口１８を
通つて循環する。被加熱物３はこの熱風によつて
え加熱される。また同時にターンテーブル２用の
モータ８が動作して被加熱物３の加熱ムラを少な
くする。

やがて、被加熱物３の表面がこげだすと光セン
サ（CdS）１４の検知する照度は低下する。この
照度があらかじめ設定した値に達すると、制御装
置１５は電源装置１６に信号を送る。電源装置１
６はこの信号を受けて電気ヒータ５，５′および
フアン９の動作を停止させ、高周波発振管６を駆
動する。高周波発振管６によつて発生した高周抜
電力は導波管７を介して加熱室１内に供給され
る。被加熱物３はこの高周波電力によつて加熱さ
れる。さらに、あらかじめ設定された時間が経過
すると、電源装置１６は高周波発振管６、モータ
８、ランプ１０の動作を停止させる。このため被
加熱物３の加熱は終了する。なお、集光部１１は
高周波電力の漏洩を防止する寸法（カツトオフに
する寸法）とすることが必要である。

また集光部１１は熱風が光センサ（CdS）１４
部へ侵入しないようにしながら被加熱物３のこげ
目を検知するために設けたものである。集光部１
１，鏡１２、レンズ１３からなる光学装置を設け
たのは、光センサ（CdS）１４の温度特性の影響
をなくすためである。さらに光センサ（CdS）を
風で冷却すればよりよい性能が得られる。

また第１図中、光を点線で、また熱風を一点鎖
線で示した。

次に光センサ（CdS）の検知する信号を第１図
に示したオーブンレンジについて述べる。第２図
に加熱時間に対する光センサ（CdS）抵抗値の変
化を示す。実線Ａで示す如く、加熱開始時（t₁≒
０）において抵抗値R₁であつたものが時間t₃まで
経過すると被加熱物３がこげるために被加熱物３
の表面の照度が下がり、この結果光センサ
（CdS）の抵抗値R₂に上がる。従つて、光センサ
（CdS）の抵抗値によつてこげ具合を検知するこ
とが可能である。また、実線Ａの場合よりも白い
被加熱物３の場合を実線Ｂに示す。この図から理
解されるように、色が白い被加熱物３ほど加熱開
始時の抵抗値が低くなる。このため、単に制御装
置１５の設定値を一定の絶対値にすると、被加熱
物３の色によつて熱風による加熱を行なわない場
合が生じる。例えば、設定値を抵抗値Ｒ_Oに設定
したとすると、実線Ｂで示す被加熱物の場合には
時間t₂で熱風による加熱を停止するわけである
が、実線Ａで示す被加熱物の場合には熱風による
加熱は行なわない。これは図中の矢印で示すよう
に、実線Ａの被加熱物の場合の加熱開始時の抵抗
値R₁が設定値Ｒ_Oより高いためである。このた
め、第１図で述べたように、加熱開始時の光セン
サ（CdS）の検知信号（抵抗値）からの上昇値で
制御する。また、色の白い被加熱物ほど抵抗値の
傾斜（変化率）は大きくなるため、補正を必要と
する。この点については後に詳述する。

次に、第３図に加熱時間に対する光センサ
（CdS）の抵抗相対値を示し、光センサの受光範
囲について述べる。この第３図において、実線Ｃ
は光センサの受光範囲をターンテーブル２の範囲
としたものであり、実線Ｄはそれ以上にした場合
であつて、被加熱物３はほぼ同じものを用いてい
る。図からわかるように、実線Ｃの方が被加熱物
のごげに対して感度が高い（傾きが大きい）。こ
の理由はランプ１０の光が加熱室１の壁面で反射
し、その反射光を光センサ（CdS）１４が検知し
ているために被加熱物３の表面からの反射光の変
化は全体の照度にほとんど影響を与えないためで
ある。従つて、受光範囲が広い場合には感度が悪
くなる。しかしながら、逆に受光範囲が狭い場合
には、被加熱物３のこげ具合を部分的に検知する
ことになり、被加熱物の加熱ムラや位置によつて
誤差を生ずる。よつて受光範囲には最適範囲があ
るわけであるが、ターンテーブル２の上の全体に
負荷が置かれる場合を考慮して、最適範囲はター
ンテーブル２の範囲がよい。

なお、第１図ではターンテーブル２を用いたの
でターンテーブル２の範囲と述べたが、角皿など
を棚に置いて使用するものであるので、その場合
には最下段の受皿設置範囲が有効である。また、
集光部１１およびランプ１０は天井の概略中央が
有効である。これは被加熱物３の概略全体からの
反射光を受光することができ、こげ具合を全体的
に検知することができるからである。なお、ラン
プ１０はフアインダ（ドア４）から被加熱物を見
る場合、天位中心からドア４側が最適である。被
加熱物３の手前側（ドア側）が明るいと被加熱物
３が見易いのは自明の理である。

次に、制御装置１５の回路構成の一実施例を第
４図に示す。第４図において、１４は被加熱物３
の表面の照度（こげ目）を検知する光センサであ
つて、前述の通りCdSである。１９は直流電源、
２０はスイツチ、２２はツエナーダイオード、２
４は非反転型直流増幅器、２６はボリユーム、２
７，３５，３７はダイオード、２８，３８はコン
デンサ、２９はコンパレータ、３０はコンパレー
タ２９の正の入力端子、３１はコンパレータ２９
の負の入力端子、３２はリレー、３３はリレー３
２の一次コイル、３４はリレー３２の二次接点、
２１，２３，２５，３６は抵抗である。スイツチ
２０をオンにすると、抵抗２１とツエナーダイオ
ード２２からなる定電圧回路は、直流電源１９か
ら供給された電圧をシフトさせて、CdS１４およ
び抵抗２３の直列回路に一定電圧Vzを供給す
る。この一定電圧VzをCdS１４および抵抗２３
は分圧して、電圧Ｖ_Tを非反転型直流増器２４の
入力側に印加する。この電圧Ｖ_TはCdS１４の受
光程度によつて変化するため、被加熱物３のこげ
具合を検知した電気信号であつて、被加熱物３の
表面からの照度が低下するとCdS１４の低抗値が
増加するために低下する。非反転増幅器２４は電
圧Ｖ_Tを増幅（正相）して電圧Ｖ_I（以後、こげ目
検知電圧と呼ぶ）を出力する。こげ目検知電圧Ｖ
_Iは抵抗３６およびコンデンサ３８からなるロー
パスフイルターを介してコンパレータ２９の正の
入力端子３０に印加される（この入力端子３０に
印加される電圧Ｖ_I′を電圧Ｖ_Iと同じく、こげ目
検知電圧と呼ぶ）。一方、こげ目検知電圧Ｖ_Iは抵
抗２５およびボリユーム２６の直列回路によつて
分圧される。この分圧された電圧Vsはダイオー
ド２７およびコンデンサ２８からなるコンデンサ
メモリ回路に入力される。コンデンサ２８は、ほ
ぼ電圧Vsの最大値を記憶し、コンパレータ２９
の負の入力端子３１にメモリ電圧Ｖ_Mを供給す
る。コンパレータ２９は入力電圧Ｖ_I′およびＶ_M
を比較し、Ｖ_I′＞Ｖ_Mのときに高レベルの電圧
を、またＶ_I′＜Ｖ_Mのときに低レベルの出力電圧
をリレー３２の一次コイル３３に供給する。リレ
ー３２はコンパレータ２９の出力電圧が高レベル
のときに電源装置１６に接続した二次接点３４を
オンする。電源装置１６は二次接点３４がオンに
なると、第１図で述べたように、熱風による被加
熱を行ない、オフになると熱風による加熱を停止
して、あらかじめ設定した時間だけ高周波加熱を
行なうように構成されている。なお、ダイオード
３５はコンデンサ２８の、またダイオード３７は
コンデンサ３８の放電用であつて、スイツチ２０
がオンからオフにされたときに充電時の時定数よ
り小さな時定数でコンデンサ２８，３８を放電さ
せる。

以上の回路において、被加熱物３を受皿２上に
置いてドア４を閉め、スイツチ２０をオンにす
る。この時点でコンデンサ３８，２８が交流的に
短絡であり、また抵抗２５、ボリユーム２６によ
つてメモリ電圧Ｖ_Mはこげ目検知電圧Ｖ_I′よりも
低く設定されているため、コンパレータ２９はリ
レー３２の一次コイル３３に高レベルの電圧を供
給しており、一次接点３４はオンになる。このた
め、電源装置１６が動作してランプ１０が点灯
し、またフアン９、電気ヒータ５，５′ターンテ
ーブル用モータ８が動作を開始する。この時、
CdS１４の抵抗値は高抵抗から減少し、こげ目検
知電圧Ｖ_Iは上昇する。この上昇は遅くとも10秒
程度でピークに達する。やがて、被加熱物３がこ
げだすと、被加熱物３の表面からの照度は下がり
はじめ、CdS１４の抵抗値は徐々に増加してい
く。このため、こげ目検知電圧Ｖ_Iは徐々に下つ
ていく。この結果、電圧Vsも同様にピークに達
してから下つていくので、ダイオード２７がカツ
トオフし、コンデンサ２８にメモリ電圧Ｖ_Mが記
憶される。さらに、こげの状態が進行して、こげ
目検知電圧Ｖ_Iがメモリ電圧Ｖ_Mよりも値が小さく
なると、コンパレータ２９はリレー３２の一次コ
イル３３に供給していた高レベルの電圧を低レベ
ルの電圧に反転させる。従つて、二次接点３４が
オフになるため、熱風による加熱から高周波電力
による加熱に切換わり、あらかじめ設定した時間
が経過すると加熱は終了する。また、ランプ１
０、モータ８の駆動も停止される。なお、第５図
に第２図に示したCdS１４の低抗値の特性に対応
したこげ目検知電圧Ｖ_Iの特性を示す。実線Ａで
示す如く、加熱初期（開始時ｔ≒０）において電
圧V³であつたものが時間t³まで経過すると電圧V⁴
に下がる。また、実線Ａの場合よりも白い被加熱
物３の場合（実線Ｂ）には加熱初期の電圧が高く
なり、かつ電圧の傾斜（変化率）が大きくなる。

そこで、本発明では、抵抗２５とボリユーム２
６によつて補正をかけている。つまり、抵抗２５
の抵抗値をＲとし、ボリユーム２６の抵抗値を
VRとし、また加熱初期のこげ目検知電圧Ｖ_Iの変
化幅を△Ｖ_Iとすると、メモリ電圧Ｖ_Mの変化幅△
Ｖ_Mは△Ｖ_M＝ＶＲ／Ｒ＋ＶＲ×△Ｖ_Iとなるので、補正
をかけることができるわけである。第６図にこの補
正の特性を示す。図に示す様に、こげ目検知電圧
（加熱初期）Ｖ_Iの変化幅△Ｖ_Iに対して、メモリ
電圧Ｖ_Mの変化幅△Ｖ_Mは小さくなつて、傾きはＶ
_Iが高い程、大きくなる。

次に、受皿２の色がこげ目検知制御を行なう上
で影響をおよぼすので、それを述べる。受皿２の
色が白いと、第３図で述べたことと同様に、被加
熱物３が小さい場合に感度が低下する。また、第
４図に示した回路構成では増幅器２４のダイナミ
ツクレンジを広くしなければならず、コストが上
昇する。さらに、光センサ（CdS）の寿命の点か
らも余分な照度を与えることは好ましくなく、従
つて受皿２の色は黒色がよい。

以上述べたように本発明により従来視覚に頼つ
ていたこげ目つけを自動制御することができ、使
い勝手を向上させることができる。

なお、本実施例では、加熱室の外部近傍に光源
（ランプ）を設ける場合について述べたが、加熱
室の一部に設けても本発明は有効である。

また、本実施例では光源、光センサーとも一つ
の場合について述べたが複数にしても本発明は効
果がある。

さらに、本実施例では光センサCdSを用いたが
フオトダイオードなどの他の光センサを用いても
本発明は有効である。

また、本実施例では光センサからの信号があら
かじめ設定した値に達した時に加熱の形態を変化
させる場合について述べたが、加熱停止や加熱の
程度を変化させる場合にも本発明は効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の加熱装置の一構成例を示す
図、第２図は被加熱物のこげ目の進行にともなう
光センサ（CdS）の抵抗変化を示す図、第３図は
光センサ（CdS）の受光範囲による感度の変化を
示す図、第４図は本発明の制御装置の回路構成の
一実施例を示す図、第５図は第４図におけるこげ
目検知電圧Ｖ_Iの変化を示す図、第６図は第４図
における加熱初期のこげ目検知電圧Ｖ_Iとメモリ
電圧Ｖ_Mの特性を示す図である。図において、１……加熱室、２……受皿、３…
…被加熱物、５，５′……電気ヒータ、６……高
周波発振管、９……フアン、１０……ランプ、１
１……集光部、１２……鏡、１３……レンズ、１
４……光センサ（CdS）、１５……制御装置、１
６……電源装置、１９……直流電源。

Claims

【特許請求の範囲】１加熱室内に収納した被加熱物を焦げ目のつく
まで加熱することのできる加熱手段を有する加熱
装置において、上記加熱室内の被加熱物の表面に
可視光を照射する光源手段と、上記被加熱物表面
からの反射光の照度を検知する光センサ手段と、
特定の時点において上記光センサ手段の出力値を
記憶する記憶手段と、上記光センサ手段の出力値
と上記記憶手段の記憶値を比較する比較手段と、
そして該比較手段の出力に応答し上記加熱手段の
加熱動作を制御する制御手段とを有することを特
徴とするこげ目検知制御機構付加熱装置。２特許請求の範囲第１項において、上記光セン
サ手段は受光範囲を加熱室最下段に設けられる受
皿の範囲としたものであることを特徴とするこげ
目検知制御機構付加熱装置。３特許請求の範囲第１項において、上記光セン
サは集光部、鏡および受光範囲調節用レンズを経
て導かれる光を検知するものであることを特徴と
するこげ目検知制御機構付加熱装置。４特許請求の範囲第１項において、上記光セン
サは加熱室天井中央部分に設けられた集光部を経
て導かれる光を検知するものであることを特徴と
するこげ目検知制御機構付加熱装置。