JPS5848962Y2 - 加熱装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案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
スバーナなど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）、オーブンレンジなど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て使
用者が加熱時間を設定する方法で行なっている。

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って、所望のこげ目を得る加熱時
間がそれぞれ異なるために、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って被加熱
物の加熱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。

本考案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ことができ、
かつ、自動制御が不可能な被加熱物などの場合には使用
不可の表示を行なう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考案は、加熱室の被加熱物
に可視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、照度の変化に
よって、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、ガスバーナ等による熱気あるいは赤外
線による加熱を停止させるようにし、特に、被加熱物表
面からの反射光が所定のレベル以下、あるいは所定のレ
ベル以上のときに、熱気あるいは赤外線による加熱を行
なわず、こげ目の検出が不能であることを表示する。

以下、本考案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って、熱風循環式オーブ
ンレンジの断面図を示す。

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はファン、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は源装置、１７．１７’は送風口、１８は吸入
口、１９はパンチ孔、２０は耐熱ガラス、２１はブザー
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１２、レンズ１３を介して光セン
サ１４に送られ、光センサ１４は制御装置１５に照度の
信号を送る。

この照度が適正なレベルの範囲にあれば、制御装置１５
は光センサ１４で検知した被加熱物３の照度を記憶して
電源装置１６を制御する。

一方、電気ヒータ５，５′、ファン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を通って循環する。

被加熱物３はこの熱風によって加熱される。

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の加熱ムラをより少なくする。

やがて、被加熱物３の表面がこげだすと光センサ（Ｃｄ
Ｓ）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１６はこの信号を受けて電気ヒータ５，５′お
よびファン９の動作を停止させるとともにモータ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。

次に、こげ目検知を行なう際に被加熱物３からの照度が
適正なレベル範囲にない場合、つまり被加熱物の色がま
つ黒な場合やあるいは鏡のような物が誤ってターンテー
ブル２上に置かれた場合などについて述べる。

前述の通り、ドア４を開いてターンテーブル２上に被加
熱物３（まつ黒なもの、あるいは鏡のようなもの）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１２、レンズ１３を介して光センサ
１４に送られ、光センサ１４は制御装置１５に照度の信
号を送る。

制御装置１５はこの照度が異常なレベルであることを判
断してブザー２１を鳴らし電源装置１６に信号を送る。

電源装置１６はこの信号を受けて、ランプ１０を消灯す
る。

またこのとき、一時的に電気ヒータ５，５′、ファン９
が動作するが、すぐに停止する。

次に、光センサ（ＣｄＳ）１４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）１４の抵
抗値の変化を示す。

なお、この図は照度が適正なレベル範囲にある場合を示
す。

図に示す如く、加熱開始時（ｔｌ−ＦＯ）において抵抗
値Ｒ１であったものが時間ｔ３まで経過すると被加熱物
３がこげたために、被加熱物３の表面の照度が下がり、
この結果光センサ（ＣｄＳ）１４の抵抗値はＲ３に上が
る。

従って、光センサ（ＣｄＳ）１４の抵抗値によって、こ
げ具合を検知することができる。

なお、まつ黒な被加熱物や、鏡などの場合には光センサ
（ＣｄＳ）１４の抵抗値はそれぞれほぼ一定となる。

次に、本考案の加熱装置の制御装置１５の回路構成の一
実施例を第３図に示す。

第３図において１４は被加熱物３の表面からの照度（こ
げ目）を検知する光センサであって前述の通りＣｄＳで
あり、２１はブザーである。

２２は直流電源、２３はスイッチ、２５はツェナーダイ
オード、２７は非反転型直流増幅器、２９はボリューム
、３０．３８．４０．５２．５３．６３．６４はダイオ
ード、３１．４１．４９，５０．５１はコンデンサ、３
２．５４ 。

５７．６０はコンパレータ、３３はコンパレータ３２の
正の端子、３４はコンパレータ３２の負の端子、５５は
コンパレータ５４の正の端子、５６はコンパレータ５４
の負の端子、５８はコンパレータ５７の負の端子、５９
はコンパレータ５７の正の端子、６１はコンパレータ６
０の正の端子、６２はコンパレータ６０の負の端子、３
５はリレー、３６はリレー３５の一次コイル、３７はリ
レー３５の二次接点、２４，２６．２８，３９．４２〜
４８は抵抗である。

スイッチ２３をオンにすると、抵抗２４とツェナーダイ
オード２５からなる定電圧回路は、直流電源２２から供
給された電圧をシフトさせて、Ｃｄ５１４および抵抗２
６の直列回路に一定電圧Ｖｚを供給する。

この一定電圧ＶｚをＣｄ５１４および抵抗２６は分圧し
て非反転型直流増幅器２７の入力端に印加する。

非反転型増幅器２７は、この分圧された電圧を正相増幅
して電圧Ｖｌを出力する。

この電圧■１はＣｄ５１４の受光程度によって変化する
ため、被加熱物３のこげ具合を検知した電気信号であっ
て、被加熱物３の表面の照度が低下すると、Ｃｄ５１４
の抵抗値が増加するために低下する。

なお、電圧Ｖ１を以後、こげ目検知電圧と呼ぶ。

こげ目検知電圧Ｖ１は抵抗３９およびコンテ゛ンサ４１
からなるローパスフィルターを介してコンパレータ３２
の正の入力端子３３に印加される。

なお、この入力端子３３に印加される電圧Ｖｌ’を電圧
Ｖ１と同じく、こげ目検知電圧と呼ぶ。

こげ目検知電圧■１は抵抗２８およびボリューム２９の
直列回路によって分圧される。

この分圧された電圧■５はダイオード３０およびコンテ
゛ンサ３１からなるコンデンサメモリ回路に入力される
。

コンテ゛ンサ３１は、はぼ電圧■５の最大値を記憶し、
コンパレータ３２の負の入力端子３４にメモリ電圧ＶＭ
を供給する。

コンパレータ３２は両入力電圧Ｖ、／および■４を比較
し、Ｖ、’＞Ｖヤのときに高レベルの出力電圧を、また
Ｖｒ’＜ＶＭのときに低レベルの出力電圧をリレー３５
の一次コイル３６とダイオード６４の直列回路に供給す
る。

なお、ダイオード３８はコンデンサ３１の、また、ダイ
オード４０はコンテ゛ンサ４１の放電用であって、スイ
ッチ２３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テ゛ンサ３１，４１を放電さ
せる。

一方、こげ目検知電圧■１はコンパレータ５４の正の入
力端子５５、コンパレータ５７の負の入力端子５８に印
加される。

コンパレータ５４の負の入力端子５６には電圧Ｖｚを抵
抗４２および４３で分圧した基準電圧ＶＲＩが印加され
る。

この基準電圧■８□はこげ目検知による自動制御が可能
な範囲の上限値となるものである。

コンパレータ５４は両入力電圧■１およびＶＲＩを比較
し、Ｖ＋ ＞ ＶＲＩのときに高レベルの出力電圧を、
またＶ １＜ Ｖ Ｒ１のときに低レベルの出力電圧を
ダイオード５２を介してブザー２１、および抵抗４８、
コンデ゛ンサ５１からなる時定数回路に供給する。

なお、コンデンサ４９はスイッチ２３がオンにされたと
きに、コンパレータ５４の入力端子５６の印加電圧（Ｖ
ＲＩ）を入力端子５５の印加電圧（■１）よりも高くす
るために設けたものであって、後に詳述する。

また、コンパレータ５７の正の入力端子５９には前述と
同様に、電圧■２を抵抗４４および４５で分圧した基準
電圧ＶＲ２が印加される。

この基準電圧ＶＲ□はこげ目検知による自動制御が可能
な範囲の下限値となるものである。

コンパレータ５７は両入力電圧■１およびＶＨ２を比較
し、■１〉ＶＨ２のときに低レベルの出力電圧を、また
Ｖ＋＜ＶＨ２のときに高レベルの出力電圧をダイオード
５３を介してブザー２１．および抵抗４８、コンデンサ
５１からなる時定数回路に供給する。

なお、コンデンサ５０はスイッチ２３がオンされたとき
に、コンパレータ５７の入力端子５９の印加電圧（ＶＨ
２）を入力端子５８の印加電圧（■１）よりも低くする
ために設けたものであって、後に詳述する。

また、ダイオード５２．５３はコンパレータ５４，５７
の出力側を独立させるために設けたものであって過大電
流の流れ込み、あるいは流れ出しを防止するものである
。

タイオート６３はコンデンサ５１の放電用である。

次に、コンパレータ６０の負の入力端子６２には電圧ｖ
２を抵抗４６および４７で分圧した基準電圧ＶＲ３が印
加される。

一方、正の入力端子６１にはコンデンサ５１の充電電圧
■□が印加される。

コンパレータ６０は両入力電圧ＶＲ３，Ｖ□を比較し、
ＶＨ３〉■１のときに低レベルの電圧を、またＶＨ２＜
ＶＴのときに高レベルの電圧をリレー３５の一次コイル
３６とダイオード６４の直列回路に供給する。

リレー３５はコンパレータ３２の出力電圧が高レベルで
、かつコンパレータ６０の出力電圧が低レベルのとき、
一次コイル３６に電流が流れるために電源装置１６に接
続した二次接点３７をオンにする。

電源装置１６は二次接点３７がオンになると、第１図で
述べたように、ランプ１０を点灯するとともに熱風によ
る被加熱物３の加熱を行ない、オフになると熱風による
加熱を停止させるとともにランプ１０を消灯するように
構成されている。

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、スイッチ２３をオンにする。

この時点では、コンデンサ４１が交流的に短絡であり、
コンデンサ３１は充電されておらず、またメモリ電圧Ｖ
Ｍは抵抗２８、ボリューム２９によって、こげ目検知電
圧Ｖ１′よりも低く設定されていることもあり、コンパ
レータ３２はリレー３５の一次コイル３６に高レベルの
電圧を供給しており、また、コンデンサ５１が充電され
ていないためにコンパレータ６０は一次コイル３６に低
レベルの電圧を供給する。

このためリレー３５の二次接点３７はオンとなり、電源
装置１６が動作してランプ１０が点灯し、またファン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、Ｃｄ５１４の抵抗値は高抵抗から減少し、こげ
目検知電圧■１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。

なお、このこげ目検知電圧■１がピークに達する時間よ
りも、若干、コンテ゛ンサ４９と抵抗４２．４３の時定
数およびコンデンサ５０と抵抗４４．４５の時定数を大
きく設定しておく。

このため、この時点で゛はコンパレータ５４．５７の出
力は低レベルとなっており、ブザー２１は鳴らず、コン
パレータ６０の出力も低レベルを保っている。

次に、被加熱ｖＤ３の反射による照度が適正なレベル範
囲にある場合（鏡などや、まつ黒な被加熱物でない場合
）には、■８□＞Ｖｌ、＞ＶＨ２であるのでコンパレー
タ５７，５４の出力は低レベルの電圧を持続し、したが
ってコンデンサ５１が充電されないため、Ｖ Ｔ ＜
Ｖ Ｒ３となる。

この結果、コンパレータ６０の出力も低レベルの電圧を
持続する。

やがて、被加熱物３がこげ出すと、被加熱物３の表面か
らの照度は下がりはじめ、Ｃｄ５１４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■１は徐々に下っていき、電
圧Ｖ、も同様にピークに達してから下っていくので゛、
ダイオード３０がカットオフし、コンデ゛ンサ３１にメ
モリ電圧ＶＭ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Ｖ１が
メモリ電圧ＶＭよりも値が小さくなると、コンパレータ
３２はリレー３５の一次コイル３６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。

したがって、二次接点３７がオフになるため、熱風によ
る加熱は終了する。

また、ランプ１０、モータ８の駆動も停止される。

他方、被加熱物３の反射による照度が適正なレベル範囲
にない場合（鏡などや、まつ黒な被加熱物の場合）には
、ＶＲＩ＜ＶｌまたはＶ １＜ Ｖ Ｒ２であるので゛
、コンパレータ５７または５４の出力は低レベルの電圧
から高レベルノミ圧に反転する。

このため、ダイオード５３または５２を介してブザー２
１に電流が流れて音を出す。

同様にコンデンサ５１が抵抗４８を介して充電される。

この結果Ｖ Ｔ ＞ Ｖ Ｒ３となってコンパレータ６
０の出力は低レベルから高レベルの電圧となる。

よって、コンパレータ３２の出力が高レベルの電圧であ
ってもリレー３５の二次接点３７はオフとなり、熱風に
よる加熱は停止する。

またランプ１０、モータ８の駆動も停止される。以上述
べたように、本考案により、従来視覚に頼っていたこげ
目っけを自動制御することができ、特に被加熱物の照度
が適正なレベルの範囲にない場合にはブザーによる表示
を行なって加熱を停止するため安全性の面で特に効果を
上げることができる。

なお、本実施例では被加熱物の照度が適正なレベルの範
囲にあるときに、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を停止する場合について述べた
が、加熱の形態（たとえば高周波加熱）あるいは加熱の
程度を変化させる場合にも本考案は効果がある。

また、本実施例では被加熱物の照度が適正なレベルの範
囲にないときに、ブザーによる音の表示を行なう場合に
ついて述べたが、ランプなどによる光の表示を行なう場
合にも本考案は有効である。

さらに、本実施例において、リレー３５の接点を二接点
としてスイッチ２３と並列に接続し、自己保持回路を構
成しても本考案は有効である。

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
も本考案は効果がある。

また、本考案は被加熱物の照度が適正なレベル範囲にあ
るかどうかを検知して安全を計るばかりでなく、光セン
サ（ＣｄＳ）のショート、オープン故障に対しても効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の加熱装置の一構成例（断面）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図は本考案の制御
装置の回路構成の一実施例を示す図で゛ある。 図において、１・・・・・・加熱室、２・・・・・・タ
ーンテーブル、３・・・・・・被加熱物、５，５′・・
・・・・電気ヒータ、６・・・・・・高周波発振管、９
・・・・・・ファン、１０・・・・・・ランプ、１１・
・・・・・集光部、１２・・・・・・鏡、１３・・・・
・・レンズ、１４・・・・・・光センサ（ＣｄＳ）、１
５・・・・・・制御装置、１６・・・・・・電源装置、
２２・・・・・・直流電源、２３・・・・・・スイッチ
、２７・・・・・・非反転型増幅器、２８・・・・・・
抵抗、２９・・・・・・ボリューム、３０・・・・・・
ダイオード、３１・・・・・・コンデンサ、３２，５４
，５７．６０・・・・・・コンパレータ、３５・・・・
・・リレー

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 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
   ガスバーナなどによる熱気あるいは赤外線を供給して上
   記被加熱物を加熱する機構を有するものにおいて、上記
   加熱室の被加熱物に可視光を照射する光源と上記被加熱
   物の表面からの反射光を検知する光センサを設け、上記
   光センサによって上記被加熱物のこげ目を検知し、該検
   知信号を受けて上記加熱機構を制御する制御装置を設け
   るとともに表示装置を設け、上記制御装置は上記検知信
   号が所定レベル範囲にない場合、こげ目の検出が不可能
   であることを上記表示装置に表示させることを特徴とす
   る加熱装置。