JPS63217149A - 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】 産業上の利用分野 本発明は超音波を用い加熱室内の一定距離の音波の伝播
時間を測定することによって加熱室内の温度を検出する
温度センサを備えた加熱装置に関するものである。

従来の技術 加熱室内の雰囲気の温度を高め対流加熱によって被加熱
物の調理を行う加熱装置たとえば電気オープン、ガスオ
ープンなどの調理器においては調理庫内をイースト菌醗
酵温度から肉料理温度まで約３０〜３００℃までの広い
温度範囲にいたるまで最適調理温度に制御しなければな
らない。この庫内の温度の検出手段として、抵抗値の温
度依存性を利用したサーミスタなどの温度センサを利用
するのが極一般的であった。第７図に従来の温度センサ
の実装構造を示す。８は加熱室、３２は温度センサ、１
Ｓは被加熱物である。このように従来は加熱室の壁面に
温度センサを収納する小室を設け、庫内の中央部の温度
を温度センサ雰囲気の温度から推定して測定していた。

発明が解決しようとする問題点 このように温度センサを加熱室内に直接配置せずパンチ
ング穴等で隔離した小室に配置する理由としては、加熱
中の被加熱物からの水蒸気、ガス。

油煙等からセンサを保護するためである。また電子レン
ジとヒーターの機能を備えたオープン電子レンジなどの
ようにオープン庫内で誘電加熱を行うような場合このよ
うな構成をとることは必要不可欠である。ところが、実
際に温度制御に必要な場所の温度は加熱室内の中央部分
すなわち食品の載置されている近傍ということで、サー
ミスタによって測定している部分とは空間的に大きな隔
たりがあり、必ずしも同一温度とは限らない０従って温
度制御の設計の際には、このような温度勾ぬ即ち食品の
載置されている位置とセンサの位置との相関を考慮した
設計を行う必要があり非常に複雑なものとなっていた。

また最近はオープン調理時間短縮のため予熱をおこなわ
ないで食品を調理する技術がオープン電子レンジなどの
分野で発達しつつある。ところが庫内温度の立ち上がり
のとき庫内温度とセンサ温度の時間的な遅れが原因とな
って庫内の温度が均一に馴染むまで制御温度を大きくダ
ンピングする結果となる。特にオーバーシュートは出来
映えに太きく影響し食品の表面が焦げつくという問題を
発生していた。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、食品が載置されている庫内の温度を直
接、しかも時間遅れなしに正確に測定することができる
優れた温度センサを備えた加熱装置を供給するものであ
る。

問題点を解決するための手段 本発明の加熱装置は、超音波発信手段と超音波受信手段
とを備え加熱室内の所定の一定距離の音波の伝播時間を
測定し、その伝播時間に応じて加熱手段の出力を制御す
るものである。

作用 本発明の加熱装置は加熱室内の食品が載置されている近
傍の一定距離の音の伝播時間を超音波発信手段および超
音波受信手段を用いて測定する。

音波の空気中の伝播速度が温度に依存して変化すること
から、この伝播時間を測定して加熱室内の温度を検出す
る方式であり、空気を検知手段として利用し直接加熱室
内の食品の近傍の温度を直接測定することができる。ま
た従来のサーミスタにみられるような熱応答の遅れとい
う問題については全く発生せず瞬時に庫内温度を測定す
ることができる。しかもセンサの特性のバラツキという
ものもこのセンサに関しては存在しない。

実施例 以下、本発明の一実施例の加熱装置を図面を参照して説
明する。

第２図は本発明に係わる加熱装置の本体斜視図である。

本体１の前面には開閉自在に扉体２が軸支され、操作パ
ネル３上には調理の種類の選択および調理時間の設定等
の入力を行うためのキー人力部４および使用者が動作状
態をモニタするための表示管６が具備されている。

第１図は係る加熱装置の構成を示すブロック図である０
６は超音波発信手段、７は超音波受信手段、８は加熱室
である。１３は本システム全体を制御する制御部、１１
は制御部からの指令によって超音波発信手段６をドライ
ブして超音波を発信させるための発信回路、１２は超音
波受信手段７が受信した超音波を増幅、波形整形して制
御部１３に受信情報を伝達するだめの受信回路、１４は
オープン上下壁面に接触して配置されているヒーター１
０に大電力を供給するだめのドライバー、８は食品１５
および載置皿９を収納するための加熱室である。加熱室
８の側面には段差が設けてあり載置皿９の棚レールとな
っている。いま載置皿９の上に食品を載置してキー人力
部４から調理メニューを選択して調理を開始すると加熱
室８内の温度は上昇する。それと平行して制御部１３は
発信回路１１に送信トリガー信号を送り超音波発信手段
６を駆動して超音波を加熱室８内に送信する。

超音波はほぼ点線で示したように加熱室８内の所定距離
りを加熱室８内の空気を媒質として伝播して超音波受信
手段７に到達する。超音波受信手段７はこれを検出して
受信回路１２を通じて制御部１３に受信信号を伝達する
。それでは第３図に超音波発信手段および超音波発信手
段の一構成例について説明する。原理は水晶、ロッシェ
ル塩およびチタン酸バリウムやチタン酸鉛などのピエゾ
タイト（圧電素子）の圧電効果を利用して超音波の発生
や検出をするものであり一般的に超音波トランスデユー
サ−と称されているものである。超音波トランスデユー
サ−は圧電素子１６と、結合軸１８を介して圧電素子１
６に係合する円錐状共振子１８と、リード線１９により
圧電素子１６に結合している端子２０と、その端子２０
を固定する端子板２１と、外殻をなすケース２２と、ケ
ース２２の円錐共振子１８側の開口部を覆うビームを整
形板２３と、端子板２１の内側面に設けられた吸音シー
ト２４からなっている。（ナショナル・ｆり一４ｙルー
　！Ｊ　ホー　）　Ｐ、　　５０４〜５１４　ＶＯ１２
９隘３１９８３） それでは次に制御回路およびその信号処理に関して説明
する。第４図は制御回路のブロック図、第５図はその各
部の信号波形およびそのタイミングチャートである。発
振回路２６は超音波発信手段６の最も音圧レベルが高い
周波数即ち共振周波数に調整されており市販されている
圧電素子では２０〜１００ＫＨ２と様々である。（波形
２）マイクロコンピュータで構成された制御部１３はＡ
ＮＤゲート２６にゲート信号（波形１）を送りパルス変
調する。さらに信号は増幅回路２７によって増幅され超
音波発信手段６に印加される。（波形３）これによって
電気的振動は機械的振動に変換され超音波発信手段６か
ら超音波が発生する。超音波受信手段７は加熱室内を伝
播してきた超音波全検出する。受信信号は非常に微弱な
ためした後、増幅回路２８で増幅し基準電圧を越える受
信信号を　　、検出して制御部１３に入力する。制御部
１３は超音波を送信してから受信するまでの時間をカウ
ントし第１図に示す加熱室８内の一定距離りの超音波の
伝播時間Ｔすなわち第５図の期間Ｔを測定する。

加熱が継続された加熱室８内の温度が上昇すると超音波
の空気中の伝播速度は変化する。一般に音速マは Ｔ　＝　３３１＋Ｏ，ａｔ　　　・・・・・・　（１）
ｔ；空気の温度（’Ｃ） マ；音速（ｍ／ｓｅｃ　） となり温度に比例して速くなる。一定距離りの伝播時間
をＴとすると Ｔ：Ｌ／Ｖ：Ｌ／（３３１＋０．６ｔ）−・・−（２）
Ｌ；加熱室内の一定距離〔ｍ〕 となり（２）式より温度ｔは ｔ　＝＝　（Ｌ−３３１Ｔ　）１０．６Ｔ　　・−・−
（３）として求めることができる。

このように制御部１３は加熱室８内の所定一定距離の超
音波の伝播時間を測定しく３）式から温度を求め、制御
温度との誤差が０となる方向にドライバー１４によって
ヒーター１ｏへの電力の供給を加減して温度制御を行っ
ている。

また、その他の実施例について第６図を用いて説明する
。一般的に圧電素子を超音波トランスデユーサ−として
用いる場合、構造的にみると超音波発信手段として用い
ることも可能であり、また逆に超音波受信手段として利
用することも可能である。この機械的振動と電気的振動
との間の可逆的な特性を利用して単一の超音波トランス
デユーサ−で送信および受信の機能を共用化することも
できる。第６図に示すように従来、２つの超音波トラン
スデユーサ−を用い第１図のように一定距離りを測定し
ていたものを１つの超音波トランスデユーサ−３１によ
って加熱室８の壁面からの反射による経路２Ｌの伝播時
間を測定することによって同様の温度情報を得ることが
でき、コスト的にも大きなメリットとなる。

制御回路については同様である。但し、超音波トランス
デユーサ−３１に入出力される送信信号と受信信号を切
り換えるだめのＴ／Ｒの切り換え機能を必要とする。

このような、温度検出方式によって従来第６図に示すよ
うに加熱室８の中央部とは距離的にかなシ離れた加熱室
８に近接する小室に設けられた温度センサによって温度
を測定していたものを、超音波によって加熱室８の内部
の雰囲気の温度すなわちより食品に近い部分の温度を遠
隔的に測定することかできるようになる。しかも、空気
を媒体として温度測定をおこなっているため、従来サー
ミスタなどで問題となっていた熱応答性の問題は完全に
解消され庫内温度の微小な変化もリアルタイムで正確に
測定することができる。これにより従来にないきめの細
かい正確な温度制御が可能となる。また従来なるべく加
熱室内部に近い温度を測定しようと第７図に示すように
センサの小室を加熱室８の内部にせり出した形にしてお
りその凹凸が庫内の掃除を非常に煩わしいものにしてい
たが今回は第１図にしめすように加熱室８の壁面は音波
を通過させるだめのパンチング穴がある程度でフラット
な壁面となシすっきりとした構造となる。

発明の効果 本発明の加熱装置は音速の温度依存性を利用して温度を
測定するものであり、超音波トランスデユーサ−を用い
超音波が加熱室内の所定の一定距離を伝播する伝播時間
から加熱室内部の雰囲気の温度を測定してその伝播時間
に応じて加熱手段への電力供給を制御する構成となって
いる。したがって、所望の温度である加熱室内の食品に
より近接した部分の温度を加熱室外から遠隔的に測定す
ることができるためよシきめの細かいそして正確な温度
制御が可能となる。また空気を媒体として音によって温
度を測定するという方式のためサーミスタなどでみられ
た熱応答性の問題についてはまったくなく瞬時に追従し
、センサの特性のバラツキもまったくなく、実用上きわ
めて有利なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における加熱装置のシステム
のブロック図、第２図はその正面からの斜視図、第３図
は超音波トランスデユーサ−の構成図、第４図は制御回
路のブロック図、第５図は各部の波形およびそのタイミ
ングチャート、第６図は本発明の第２の実施例の加熱装
置のシステムのブロック図、第７図は従来の加熱装置の
システムのブロック図である。 ６・・・・・・超音波発信手段、７・・・・・・超音波
受信手段、８・・・・・・加熱室、１０・・・・・・ヒ
ーター、１１・・・・・・送信回路、１２・・・・・・
受信回路、１３・・・・・・制御部、１５・・・・・・
食品。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名６−
−−周噛１支発豫さ役 ７−−−昶舌沫受渭予投 ３−−一力Ｗ熟菫 ／Ｑ−−−ヒーター 第　１　図　　　　　　　　　　　　７．−一一退一傷
い賂１２−−−食偽回発 １３−一一制一郷 第２図 第３図 ℃　　　　　　　　　　ト 第５図 第６図 ／θ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室内を加
   熱する加熱手段と、前記加熱室への出力を制御する制御
   部と、超音波を発信する超音波発信手段と、超音波を受
   信する超音波受信手段とを備え、前記超音波発信手段と
   前記超音波受信手段とによって加熱室内の一定距離の音
   波の伝播時間を検出し、検出した伝播時間に応じて前記
   制御部によって加熱手段の出力を制御する構成とした加
   熱装置。
2. （２）加熱室内の反射面あるいは加熱室壁面に超音波を
   発信し反射させ伝播時間を検出する構成とした特許請求
   の範囲第１項記載の加熱装置。
3. （３）超音波発信手段と超音波受信手段とを共用する構
   成とした特許請求の範囲第２項記載の加熱装置。