JPH0675429B2 - 加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、加熱装置の自動化を被加熱物の形状認識と、
加熱の進行の検出によって実現する加熱装置に関する。

従来の技術 特開昭50−152334号公報に記載の自動式高周波加熱器
は、被加熱物の大きさＶを検波器を用いて検出し、加熱
時間を自動設定するものである。

これは被加熱物の負荷としての大きさ水換算分Ｖ（ｇ）
を、補助導波管に配した検波器で検出しこれと手動で設
定された初期温度Ts′と出来上がり温度Teとから、Ｖ×
（Te-Ts′）に比例した加熱時間を算出し、自動的に加
熱の制御を行うものである。

被加熱物の負荷としての大きさＶは、加熱用の電波の一
部を検出することで実現される。

発明が解決しようとする問題点 ところがこのような従来の自動加熱法では、被加熱物の
大きさは、マグネトロンと負荷との整合の度合いから推
定され、マグネトロンにとってその被加熱物がインピー
ダンスとして重いか軽いかが検出され、これから水換算
分の大きさがもとめられるわけで、被加熱物の体積が実
際に検出されるわけではない。

しかも検波器によって検出される高周波電流は、マグネ
トロンの温度に依存して大幅に変動し、被加熱物の大き
さ水換算分Ｖは安定しない。つまり同じ大きさの被加熱
物であっても、冷時には高周波電流が大きくなり、繰り
返して使用するうちにマグネトロンが温まり、高周波電
流が小さくなって被加熱物の大きさが小さく検出され
る。

本発明はかかる背景に鑑み、被加熱物の実際の体積を検
出し、これをもとに仕上がりセンサの加熱時間を決定す
る因子を最適化し、数少ないキーで広範な被加熱物を自
動加熱しようとするものである。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するために、被加熱物を回
転させる回転載置台と、加熱室の天井もしくはその近傍
に設けた超音波センサと、被加熱物の重量を検出する重
量センサと、被加熱物の加熱の進行を検出する仕上がり
センサを備え、これらをもとに仕上がりセンサの加熱時
間を決定する因子を最適に設定して、数少ないキーで広
範な被加熱物を自動加熱しようとするものである。

作 用 本発明の加熱装置は、被加熱物を回転させながら加熱室
の天井もしくはその近傍に設けた超音波センサを用いて
被加熱物までの距離を連続的に検出することで被加熱物
の体積を判別し、合わせて重量センサにより被加熱物の
重量を測定し、この両データから被加熱物の密度を算出
し、この密度をもとに被加熱物の種類を推定してこの推
定から仕上がりセンサの加熱時間を決定する因子、すな
わち検知しきい値や追加加熱時間定数を設定し、加熱手
段への給電を制御する。

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が具備されている。この操作パネル３上にはキー
ボード４が配される。

第１図はかかる加熱装置の構成を示すブロック図であ
る。操作パネル３上のキーボード４から入力された動作
指令は、制御部５によって解読される。そして制御部５
は、超音波センサ６を用いて被加熱物までの距離を測
る。超音波センサから回転載置台までの距離は一定なの
で、被加熱物が超音波センサの下部に来れば、超音波セ
ンサに反射が早く帰って来る。その差分で被加熱物の高
さが判る。

すなわち、被加熱物の高さは ｈ＝Ｈ−ｄ ｈ−被加熱物の高さ Ｈ−回転載置台までの距離 ｄ−検出された距離 で算出される。

さてかかる状態で加熱室７内の回転載置台８が回転を始
めると、被加熱物９と超音波センサ６との相対的な位置
関係が変化していく。そして被加熱物の高さデータが次
々と制御部に入力され、制御部はこのデータから被加熱
物のある回転断面を検出でき、これから被加熱物の大き
さ（体積）を推定できる。

次に本発明ではさらに被加熱物の密度を求めるため、回
転載置台の下方に設けた重量センサ10を用いて、被加熱
物の重量を検出する。重量センサ10としては、静電容量
方式や歪みゲージ方式により回転載置台８の変位量を検
出するものや、載置台の固有振動数を磁石とコイルで測
定する振動方式などを採用できる。モータ11は、回転載
置台８を回転させる駆動源である。

超音波センサは検知回路12を介して、また重量センサは
検知回路13を介して、それぞれ制御部にデータを入力す
る。

第３図は超音波センサの一例として狭超指向性超音波マ
イクを示すものである。超音波センサは圧電素子14,円
錐状共振子15,端子16,ビーム整形板17,ケース18,リード
線19,結合軸20,端子板21,吸音シート22から成ってい
る。（ナショナル・テクニカル・レポートP.504〜514
Vol.29 No.3 AN1983） 第４図はかかる超音波センサを用いて、被加熱物の体積
を検出したものである。横軸は回転載置台の位置（回転
角度）を、縦軸は被加熱物の高さを表している。従って
載置台の各位置で検出された被加熱物の高さの連続デー
タ（斜線を付した部分）は、被加熱物のある回転断面を
表しており、超音波センサの取り付け位置（１値）を適
切に選べば、被加熱物全体の形状を推定できる。

超音波センサによって検出した被加熱物の形状に基づい
て、その形状・大きさに応じた最適な検知しきい値や追
加加熱時間定数を設定できる。

さて第４図は、ほうれん草とじゃがいものデータを示す
ものだが、図から明らかなように重量が同一であれば、
両者の間には相当な違いが認められる。つまり重量と体
積とが検出できれば、野菜の例であれば、それが野菜
（ほうれん草）なのか根菜（じゃがいも）なのかを識別
できる。かかる判定により、制御部５は被加熱物の種類
を推定することもできる。

次いで制御部５は、以上の判定の結果をもとに仕上がり
センサ27により加熱時間を決定する因子を設定し、ドラ
イバ25を介して加熱手段26への給電を開始する。

加熱が開始されると、加熱手段26たるマグネトロンを冷
却するため、冷却ファン28が回転し同時に冷却風が吸気
ガイド29を介して加熱室内へ導入され、加熱室内を換気
する。そして排気ガイド30内には、仕上がりセンサ27た
る湿度センサが設けられており、被加熱物から発生する
蒸気を検出する。31は湿度センサの検知回路である。

第５図はかかる加熱の自動化の手順を示したタイムチャ
ートである。まず最初の形状判別サイクルPDにおいて、
回転載置台が回転し、被加熱物の大きさが検出される。
この間、マイクロ波は停止されている。この形状判別に
より、被加熱物の形状あるいは種類が判定され、追加加
熱時間定数Ｋが選択される。

次いでマイクロ波が照射され、被加熱物の加熱が開始さ
れる。湿度センサによってある検知しきい値△Ｈを越え
る蒸気が検出されると、要した時間T₁に前記の追加加熱
時間定数Ｋを乗じて、追加加熱時間TK₁が算出され、こ
れが計数されるまで加熱は継続される。

本実施例では、追加加熱時間定数を形状認識によって可
変とする構成をとしたが、もちろん検知しきい値△Ｈを
形状認識により可変としても同様の効果を得ることがで
きる。

さて第６図は、調音波センサの検知回路の構成例を示す
ブロック図である。

制御部５はマイクロコンピュータなどで構成され、タイ
ミングコントロールを行うことにより、１つの超音波セ
ンサが数十KHzの超音波を送信するとともに、受信の際
には受波器に切り換えられて動作する。

32は送信回路、33は受信回路である。比較回路34は基準
電圧と受信信号を比較し、この基準電圧を越える受信信
号をラッチし、制御部５に入力する。制御部５は超音波
を送信してから受信するまでの時間を計数し、超音波の
伝播速度から被加熱物までの距離を算出し、これから被
加熱物の高さを求める。

なお重量センサの検知回路と制御法については例えば特
願昭60−264051号公報により、仕上がりセンサたる湿度
センサの検知回路と制御法については、例えば特開昭51
−134951号公報により実現することができる。

以上の構成により被加熱物の形状認識を正確に行うこと
ができ、適切な仕上がりセンサの制御が可能となり、被
加熱物の形状や推定された種類に応じて、被加熱物を自
動的に加熱することができる。

発明の効果 以上のように本発明の加熱装置は、超音波センサと重量
センサと仕上がりセンサを備え、超音波センサにより被
加熱物の体積を、重量センサにより被加熱物の重量を検
知し、これらから被加熱物の密度を算出し、この密度に
基づいて被加熱物の種類などを推定し、仕上がりセンサ
によって加熱時間を決定する因子を最適な値に設定する
構成であり、広範な被加熱物を数少ないキーで自動的に
加熱することができる。

また形状を認識するセンサとして超音波センサを用いた
ので、通常汎用されるカメラとCCDなど光学系のセンサ
に比べ、はるかに安価であり、しかも汚れに強い。電子
レンジなどの加熱装置では、加熱室内はかなりひどい油
汚れとなり、これに搭載するセンサは通常ヒータで汚れ
を焼き切るなどの工夫が必要であるが、防滴型の超音波
センサであれば、素子自身が汚れによって物理的，化学
的に経時変化することはありえず、このような配慮は何
ら必要ない。また、被加熱物を回転させながら超音波セ
ンサによって連続的に被加熱物までの距離を検出するの
で、数少ない超音波センサで被加熱物の形状を精度良く
検知できる。

このように本発明によれば、数少ないキーボードで広範
な被加熱物の加熱が自動化でき、シンプルな操作で良好
な加熱が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の加熱装置の構成を示すブロ
ック図、第２図は同本体斜視図、第３図は狭指向性超音
波センサの断面図、第４図は超音波センサによって検出
された被加熱物の高さデータを示す波形図、第５図は加
熱の自動化の手順を示すタイムチャート、第６図は超音
波センサの検知回路の構成例を示す回路ブロック図であ
る。 ５……制御部、６……超音波センサ、７……加熱室、９
……被加熱物、10……重量センサ、26……加熱手段、27
……仕上がりセンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被加熱物を収容する加熱室と、この加熱室
   内で被加熱物を回転させる回転載置台と、前記回転載置
   台の下方に設けられ被加熱物の重量を検出する重量セン
   サと、前記加熱室に結合された加熱手段と、前記加熱手
   段への給電を制御する制御部と、前記加熱室の天井もし
   くはその近傍に設けた超音波センサと、被加熱物の加熱
   の進行を検出する仕上がりセンサとより成り、前記制御
   部は前記回転載置台により被加熱物を回転させながら、
   前記超音波センサを用いて被加熱物までの距離を連続的
   に検出することで被加熱物の体積を判別し、これと前記
   重量センサによる被加熱物の重量とから被加熱物の密度
   を算出し、この密度をもとに前記仕上がりセンサにより
   加熱時間を決定する因子を設定し、前記加熱手段への給
   電を制御するよう構成した加熱装置。