JPS6330890Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は電子レンジ等の調理器に関し、更に詳
述すれば調理対象食品の温度を非接触で測定する
サーモパイル型の温度センサを備えた調理器の改
良に関するものである。

食品温度を非接触で測定し、測定結果に基き、
マイクロ波出力、ヒータ出力を調整し、又はオン
オフする調理器が実用化されている。非接触の温
度測定手段としては焦電型赤外線検出素子が用い
られてきたがこの素子には食品からの赤外線を断
続的に素子に至らしめるためのチヨツパが必要で
あり、モータ等のチヨツパの駆動手段の存在のた
めに比較的大きなものとならざるを得ないという
難点があつた。そこで小型化の可能なサーモパイ
ル型（熱電対型）の温度センサの利用が試みられ
つつある。サーモパイル型の温度センサは薄膜上
に熱電対を直列に配置したものであつて、その検
出波長帯域は紫外域から赤外域に及び、入射光窓
に赤外線をよく透過するシリコンウエハを用いる
と２〜15μmの波長の赤外線を効果的に受光する
ことができ、調理器用の温度センサに適したもの
とすることができる。この温度センサは受光赤外
線により電圧を発生せしめるものであるから、前
述の焦電型のものとは異り、バイアス電圧、チヨ
ツパが不要であり、小型化する上で極めて好都合
である。

本考案は例えばこのようなサーモパイル型の温
度センサを利用して、食品温度を正確にはかるこ
とができ、調理の制御精度を高め得ると共に、小
型化した調理器を提供することを目的とする。

以下本考案をその実施例を示す図面に基き具体
的に説明する。第１図は本考案に係る調理器の全
体構造を略示する正面断面図、第２図はその要部
を示す略示立断面図である。

調理室１の下部に配したターンテーブル２上に
は調理対象の食品Ａが載置されており、調理室１
の上方には食品温度測定装置本体１０が設けられ
ている。調理室１の天面板には食品Ａが発する赤
外線を食品温度測定装置本体１０へ至らしめるた
めに孔が開設されており、この孔と同心になるよ
うにマイクロ波漏洩防止のための電波シールリン
グ３が取付けられており、電波シールリング３を
通過した赤外線が食品温度測定装置本体１０へ達
する構成としている。

食品温度測定装置本体１０は第２図に示すよう
にサーモパイル型の温度センサ１１をケース１２
に収納してなるものであり、ケース１２内に下向
きに取付けた温度センサ１１の対向部、つまりケ
ース１２の底面部１２ａには、温度センサ１１を
構成するサーモパイル（センサ本体）１１ａ、又
は温度センサ１１の窓１１ｂと同心的に位置せし
めた小孔１２ｂが開設されている。そしてサーモ
パイル１１ａ、小孔１２ｂ等が電波シールリング
３と同心的に位置するようにこの食品温度測定装
置本体１０が取付けられている。温度センサ１１
は基台１１ｃ、その中央に取付けたサーモパイル
１１ａ、サーモパイル１１ａの側部に取付けた基
準温度検出用のダイオード１１ｄ、サーモパイル
１１ａ、ダイオード１１ｃを覆う円筒状のキヤツ
プ１１ｅ、このキヤツプ１１ｅに開設した前述の
窓１１ｂを封じるシリコン製の窓板１１ｆ等から
なつている。この窓１１ｂの存在によつて該温度
センサ１１の感温視野の立体角はαに規制されて
いる。

サーモパイル１１ａは食品Ａの温度に対応する
赤外線を受光し、食品温度がサーモパイルの温度
よりも高い場合は熱電対の一方が冷却点となり、
低い場合は逆極性となる。前記基準温度検出用ダ
イオード１１ｄは冷接点となり得る温度を測定す
るためのものである。

温度センサは感度向上、汎用性を考慮して感温
視野角αを70゜〜120゜と大きくしている。然ると
ころ電子レンジ等の調理器ではこの温度センサの
取付位置は測定対象の食品から離れているため
に、食品以外の部分、つまりターンテーブル２、
調理室１の天面板上面、電波シールリング３等も
視野内に入ることとなり、正確な食品温度測定が
望めない。ケース１２の底面部１２ａはこれら食
品温度測定に不要の部分からの赤外線を遮蔽する
ものであり、これに開設した小孔１２ｂにて感温
視野が食品Ａに限定されるように赤外線通過域又
は感温視野角をβに絞るためのものである。底面
部１２ａの内側面（上面）における温度センサ１
１の感温視野内部分又はその近傍の、該感温視野
内部分と実質的に等温の部分には温度測定用のダ
イオード１３が固定してある。

さて、サーモパイル１１ａ、ダイオード１１
ｄ，１３による食品Ａの温度測定につき説明す
る。食品Ａの温度をT_A、サーモパイル１１ａの
温度をT₀とする。温度センサ１１の感温視野が
総て食品Ａにて占められているものとすると食品
Ａから放射される赤外線エネルギはステフアンボ
ルツマンの法則に従い （ε₁σT_A ⁴−ε₂σT₀ ⁴） …(1) の分だけがサーモパイル１１ａに吸収されること
になる。但し、ε₁，ε₂は食品及びサーモパイル
夫々の放射率、σはステフアンボルツマンの定数
である。

従つて食品温度T_Aを求めるには （ε₁σT_A ⁴−ε₂σT₀ ⁴）＋ε₂σT₀ ⁴ ＝ε₁σT_A ⁴ …(2) とすべく、ダイオード１１ｄによつて得られるサ
ーモパイル１１ａの温度T₀に係る項ε₂σT₀ ⁴を加
算すればよい。

ところが第２図に示す如く温度センサ１１の感
温視野内にはケース１２の底面部１２ａが含まれ
るから、正確な測温にはその補正は不可欠であ
る。

従つてサーモパイル１１ａが吸収するエネルギ
Ｗは Ｗ＝（ε₁σT_A ⁴＋ε₃σT_C ⁴）−ε₂σT₀ ⁴ …(3) 但しε₃はケース底面部上面の放射率、T_Cはそ
の温度 一般に食品の放射率は0.9〜0.95であるのでサ
ーモパイル１１ａ、ケース底面部上面を黒くして
放射率ε₁，ε₂，ε₃を略々等しくしておくと Ｗ∝（T_A ⁴＋T_C ⁴）−T₀ ⁴ …(4) となる。

従つて食品温度T_Aを求めるには ｛（T_A ⁴＋T_C ⁴）−T₀ ⁴｝＋T₀ ⁴−T_C ⁴ ＝T_A ⁴ …(5) とすればよい。即ちサーモパイル１１ａ出力にダ
イオード１１ｄ出力の４乗を加算し、ダイオード
１３出力の４乗を減算することにより正しい食品
温度T_Aに係る信号が得られることになる。

なお実際にはT_A，T_Cは第２図の視野角α，β
により投影される面積、距離に影響されるから、
T_AによるエネルギW₁、T_CによるエネルギW₂は
夫々 W₁＝A₁／h²／₁T_A ⁴＝k₁T_A ⁴ …(6) W₂＝A₂／h²／₂T_C ⁴＝k₂T_C ⁴ …(7) 但し、h₁，h₂はサーモパイルから食品Ａ及びケ
ース底面部上面夫々までの距離 A₁，A₂は視野角β及びα夫々により投影され
る面積 となり、これら定数k₁，k₂を考慮した信号処理が
必要であることは勿論である。

第３図は(5)式に従い食品温度を求めることを可
能とする食品温度測定装置の電子回路部の構成を
略示しており、サーモパイル１１ａ、ダイオード
１１ｄ及びダイオード１３の各出力を増幅器２
１，２２，２３夫々にて増幅し、増幅器２２，２
３出力を演算回路２４，２５夫々にて４乗化し、
増幅器２１出力と演算回路２４出力を加算回路２
６にて加算し、その和信号出力と演算回路２５出
力を減算回路２７に与えて差を求め、差信号を図
示しないマグネトロン等の加熱手段の制御系へ与
えることとする。

以上のように本考案に係る調理器は調理対象食
品を連続的に感温視野に捉えるべく取付けたサー
モパイル型の温度センサを備えた調理器におい
て、前記温度センサの感温視野限定のために小孔
を開設してなる遮蔽物を配し、該遮蔽物における
温度センサの感温視野内部分又はその近傍に、該
遮蔽物の温度検出用素子を設け、該温度検出用素
子の出力にて前記温度センサ出力を補正する構成
としたものであるので食品温度を正確に測定でき
て調理の制御精度が高く、且つ小型の調理器が実
現できる。なお上述の実施例の如く温度センサを
ケース内に収納配置する場合は、電子レンジのよ
うに急激な温度変化を生じるものにおいて、この
温度変化からセンサを保護できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すものであつて、第
１図は本考案に係る調理器の全体構造を略示する
正面断面図、第２図はその要部を示す略示立断面
図、第３図は食品温度測定装置の電子回路部の略
示ブロツク図である。 １１……温度センサ、１１ａ……サーモパイ
ル、１１ｄ……ダイオード、１２……ケース、１
２ｂ……小孔、１３……ダイオード。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 調理対象食品を連続的に感温視野に捉えるべく
   取付けたサーモパイル型の温度センサを備えた調
   理器において、前記温度センサの感温視野限定の
   ために小孔を開設してなる遮蔽物を配し、該遮蔽
   物における温度センサの感温視野内部分又はその
   近傍に、該遮蔽物の温度検出用素子を設け、該温
   度検出用素子の出力にて前記温度センサ出力を補
   正する構成としたことを特徴とする調理器。