JPS5848963Y2

JPS5848963Y2 - 加熱装置

Info

Publication number: JPS5848963Y2
Application number: JP3031279U
Authority: JP
Inventors: 肇立川; 崇竹内
Original assignee: 株式会社日立ホームテック
Priority date: 1979-03-09
Filing date: 1979-03-09
Publication date: 1983-11-09
Also published as: JPS55130101U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は被加熱物の焦げ目を検知し、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）あるいはオーブンレ
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、含水率、組成物質の種類、さら
には形状などによって、所望のこげ目がつく加熱時間が
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
えず被加熱物の焦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
熱物の焦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。

上記目的を遠戚するために、本考案は加熱室内の加熱物
に可視光を照射するランプを設けるとともに、被加熱物
表面からの反射光を受光する光センサ（フォトダイオー
ド）を設け、照度の変化によって、焦げ目の状態を検出
し、適正な焦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、特にランプの電源を安定化することにより制
御性能を向上させる。

以下、本考案を図面を用いて具体的に説明する。

第１図は本考案の一実施例であって、加熱装置の構造図
を示す。

図において、１は加熱室、２は受皿、３は被加熱物、４
はドア、５〜５″は電気ヒータ、６は高周波発振管、７
は導波管、８は耐熱高周波低損失材料からなる仕切板、
９はランプ、１０はランプ９の支持具、１１は光センサ
（フォトダイオード）、１２は光センサ１１の支持具、
１３は耐熱高周波低損失材料からなるガラス（無色透明
）、１４．１５はパンチ孔からなる窓、１６はファン、
１７は排気口、１８．１９は換気口、２０，２０′はガ
ラス１３の支持具であって、ガラス１３の取りつけおよ
び取りはずし自在な構造のものである。

２１は制御装置、２２は電源装置である。２３．２３’
は遮光板である。

また２４はランプ用安定化電源である。

なお、風の動きを一点鎖線で、光の進行を破線で示す。

今、ドア４を開いて受皿２上に被加熱ｖ０３を置き、ド
ア４を閉じて電源装置２２を駆動すると、ランプ用安定
化電源２４が動作してランプ９が点灯して被加熱物３を
照明し、またファン１６が動作して光センサ（フォトダ
イオード）１１．ランプ９、および高周波発振管６は空
冷される。

被加熱物３の反射光を光センサ１１はガラス１３、窓１
５を介して受光し、制御装置２１に反射光の照度の信号
を送る。

制御装置２１はこの信号を受けて電源装置２２を制御す
る。

一方、電源装置２２は電気ヒーター５〜５″を駆動し、
加熱室１内に熱気と赤外線を生じさせる。

被加熱物３はこの熱気と赤外線によって加熱され、やが
て表面が焦げ出す。

この状態において、光センサ（フォトダイオード）１１
の検知する照度は焦げ目の程度に対応して低下して行く
。

この照度があらかじめ設定した値に達すると、制御装置
２１は電源装置２２に信号を送る。

電源装置２２はこの信号を受けて電気ヒータ５〜５と
ランプ用安定化電源２４の駆動を停止する。

このため、加熱は終了し、またランプ９は消灯する。

次に、本考案の加熱装置の制御装置２１の回路構成の一
実施例を第２図に示す。

第２図において、１１は被加熱物３の表面からの照度を
検知する光センサであって、可視光用フィルタを設けた
フォトダイオードである。

２５はトランス、２６，２７はダイオード、２８は平滑
用のコンデンサ、２９はツェナーダイオード、３０〜３
２は抵抗、３３は電流増幅形の演算増幅器、３４は演算
増幅器３３の負の入力端子、３５は演算増幅器３３の正
の入力端子、３６．３８〜４０は抵抗、３７はボリュー
ム、３７′はボリューム３７の中間端子、４１．４２は
ダイオード、４３．４４はコンデンサ、４５は比較器、
４６は比較器４５の正の入力端子、４７は比較器４５の
負の入力端子、４８は抵抗、４９はダイオード、５０は
抵抗、５１はＰＮＰ型のトランジスタ、５２はブザー、
５３は抵抗、５４はコンデンサ、５５．５６は抵抗、５
７は比較器、５８は比較器５７の正の入力端子、５９は
比較器５７の負の入力端子、６０．６１はダイオード、
２はリレーで゛ある。

この回路において、トランス２５の一次側に交流電圧１
００Ｖを印加すると、二次側に発生した交流電圧をダイ
オード２６．２７が整流し、コンテ゛ンサ２８はこの電
圧を平滑してツェナーダイオード２９、抵抗３０の両端
に直流電圧を印加する。

ツェナーダイオード２９はその両端に安定化電圧Ｖｚを
発生する。

一方、演算増幅器３３の入力端子３４．３５間に接続し
たフォトダイオード１１は被加熱物３の表面から照射さ
れた照度に比例して光電流を流す（照度が高いほど光電
流は多く流れる）。

この光電流と負帰還のために設けた抵抗３１の積の電圧
が演算増幅器３３の出力電圧として発生する。

従って、この出力電圧はフォトダイオード１１の受光程
度によって変化するため、被加熱物３の焦げ具合を検知
した電気信号であって、被加熱物３の表面からの照度が
低下するとフォトダイオード１１の光電流が減少するた
めに低下する。

以後、この出力電圧を焦げ目検知電圧■１と呼ぶ。

こげ目検知電圧■１は抵抗３９と安定化電圧■２に一端
を接続したコンデンサ４３からなるローパスフィルター
を介して比較器４５の正の入力端子４６に印加する。

なお、この入力端子４６に印加する電圧Ｖ［’を電圧■
１と同様焦げ目検知電圧と呼ぶ。

また、焦げ目検知電圧Ｖ１を抵抗３６．３８とボリュー
ム３７の直列回路にも印加し、ボリューム３７の中間端
子３７′によって電圧する。

この分圧した電圧ＶＲは電流制限用の抵抗４０を介して
ダイオード４１およびコンデンサ４４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４４はほぼ電圧■、の最大値を記憶し、比較
器４５の負の入力端子４７に基準電圧Ｖｃを印加する。

なお、比較器４５の面入力端子４６．４７間に接続した
ダイオード４２は、ダイオード４１のもれ電流の補正と
コンテ゛ンサ４４の放電用として設けたものである。

比較器４５は入力端子Ｖｒ’および■。

を比較し、Ｖｔ’＞Ｖｃのときに高レベルの出力電圧を
、またＶ＋’＜Ｖｃのときに低レベルの出力電圧を、抵
抗５０を介してトランジスタ５１のベースに供給する。

なお、比較器４５の正の入力端子４６から出力側へ抵抗
４８とダイオード４９の直列回路を接続して正帰還をか
け、一旦比較器４５の出力が低レベルになった場合には
、そのまま低レベルを保持させる。

トランジスタ５１は前述のごと（ＰＮＰ型であるため、
比較器４５の出力電圧が低レベルのときにベース電流が
流れてオンとなり、高レベルのときにはカットオフする
。

トランジスタ５１がオンになると、ブザー５２に電流が
流れて報知音を発生するとともに、コンデンサ５４がそ
の容量と抵抗５３の抵抗値で定まる時定数をもって充電
される。

このコンデンサ５４の充電電圧■□は比較器５７の負の
入力端子５９に印加される。

一方、コンデンサ２８の両端の電圧（電源電圧）を抵抗
５５．５６は分圧して、基準電圧■５を比較器５７の正
の入力端子５８に印加する。

比較器５７は入力電圧■。および■５を比較し、Ｖ□＜
Ｖｓのときに低レベルの出力電圧をリレー６２の一次コ
イルに供給する。

なお、比較器５７の正の入力端子５８から出力側へダイ
オード６０を接続して正帰還をかけ、一旦、比較器５７
の出力が低レベルになった場合には、そのまま低レベル
を保持させる。

リレー６２の一次コイルと並列に接続したダイオード６
１は、比較器５７の出力電圧が高レベルから低レベルに
なった場合のリレー６２の一次コイルの電流引き込みを
対策するために設けたものである。

リレー６２の二次接点は、比較器５７の出力が高レベル
の電圧のときに一次コイルに電流が流れてオンとなり、
低レベルのときにはオフとなるように構威し、この二次
接点を電源装置２２に接続することにより電源装置２２
を制御する。

なお、電源装置２２はリレー６２の二次接点がオンのと
きに動作するように構成する。

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、パネル上のスタートボタン（図示せず）を
押してオンにし、トランス２５の一次側に交流電圧１０
０Ｖを印加する。

このとき、コンデンサ２８の両端に直流電圧が発生し、
ツェナーダイオード２９の両端に安定化電圧が発生する
。

またこの時点では、コンデンサ４３．４４が交流的に短
絡であり、また抵抗３６．３８、ボリューム３７によっ
て基準電圧■。

が焦げ目検知電圧Ｖ＋’よりも低く設定されているため
、比較器４５は高レベルの電圧を出力しており、したが
ってトランジスタ５１はカットオフしである。

この結果コンデンサ５４は充電されず、電圧ｖＴは低レ
ベルの状態であるのでＶＳ＞ＶＴとなって、比較器５７
はリレー６２の一次コイルに高レベルの電圧を供給し、
二次接点はオンになる。

よって電源装置２２が動作するとともにランプ用安定化
電源２４が動作し、ランプ９が点灯して被加熱物３を照
明し、またファン１６が動作してフォトダイオード１１
．ランプ９および高周波発信管６は空冷される。

さらに、電気ヒータ５〜５″′が動作を開始し、加熱室
１内に熱気と赤外線を生じさせはじめる。

この時、被加熱物３の反射光をフォトダイオードが受光
して光電流を著しく増加させ、こげ目検知電圧Ｖ１は上
昇する。

また、コンテ゛ンサ４４はダイオード４１を介して充電
される。

その後被加熱物３が焦げ出すと、被加熱物３の表面から
の照度は下がりはじめ、フォトダイオード１１の光電流
は徐々に減少していく。

このため、こげ目検知電圧Ｖ＋は徐々に下っていく。

この結果、電圧■、も同様の経過をたどって下って行く
ので、ダイオード４１がカットオフし、コンテ゛ンサ４
４に基準電圧■。

が記憶される。

さらに、焦げの状態が進行して焦げ目検知電圧Ｖｌ’が
基準電圧■。

よりも値が小さくなると、比較器４５はトランジスタ５
１のベースに供給していた高レベルの電圧を不レベルの
電圧に反転させる。

なお、この低レベルの電圧は抵抗４８、ダイオード４９
による正帰還回路によって保持される。

トランジスタ５１はベース電圧が低レベルとなるため、
ベース電流が流れオンとなる。

このため、ブザー５２に電流が流れて報知音を発生する
とともに、コンデンサ５４が充電されていく。

この充電電圧ＶＴが基準電圧■５よりも大きくなると、
比較器５７はリレー６２の一次コイルに供給していた高
レベルの電圧を低レベルの電圧に反転させる。

従ってリレー６２の二次接点がオフになるため、電源装
置２２が動作を停止し、ランプ用安定化電源２４も停止
してランプ９は消灯し、またファン１６、電気ヒータ５
〜５も動作を停止して加熱は終了する。

なお、前述したスタートボタン（図示せず）をオフにす
れば、全てもとの状態にもどる（リレー６２の二次接点
を一回路ふやして自動的にスタートボタンをオフにする
ことも可能である）。

次に、本考案の加熱装置のランプ用安定化電源２４の回
路構成の実施例を第３図に示し、説明する。

第３図において、６３，６４は電源装置２２へ接続する
入力端子、６５は抵抗、６６〜７１はツェナーダイオー
ド、７２〜７７は抵抗、７８．７９はランプ９に接続す
る出力端子である。

これら入力端子６３．６４の両端に電源装置から供給さ
れる交流電圧１００Ｖを印加すると、ランプ９に過大電
流が流れるため出力端子７８．７９間の電圧は低くなる
が、すぐにランプ９が発光して抵抗が大きくなり、端子
７８．７９間の電圧はツェナーダイオード６６〜７１に
よって安定化される。

この場合、ツェナーダイオード６６〜６８または６９〜
７１の一方がツェナー領域で動作し、他方はダイオード
順方向領域で動作する。

抵抗７２〜７７はツェナーダイオードの保護のために設
けたものである。

なお、出力電流を得るためにエミッタホロワ形を並列に
接続したＰＮＰ、ＮＰＮ型のトランジスタで構成し、そ
れぞれのベースを端子７８に接続して、それぞれのエミ
ッタと端子７９間にランプを接続することも可能である
。

ただし、この場合、トランジスタのコレクタは端子６３
に接続するものとする。

また、端子６３．６４間の交流電圧を整流して、一般に
知られる直流安定化電源によってランプ９を駆動するこ
とも可能である。

次に、本考案の加熱装置のランプ用安定化電源２４の効
果について述べる。

第４図は第２図における焦げ目検知電圧Ｖ１と基準電圧
■。

を、ランプ用安定化電源２４がない場合について示した
ものであり、第５図はランプ用安定化電源がある場合に
ついて示したものである。

なお、横軸は時間である。

まず第４図であるが、被加熱物３の加熱が時間ｔ。

（牛。）から開始されるとともにランプ９が点灯し、焦
げ目検知電圧■１はやや上昇する（被加熱物３の特性に
よって異なる）。

これに伴って基準電圧■。

も上昇する。やがて時間ｔ１になると電圧■１はピーク
に達し、被加熱物３が焦げだすと次第に低下して行く。

基準電圧■。はこの時点で電圧■、のピークを保持する
。

ただし、厳察にはこの後第２図のダイオード４２の漏れ
電流分によって少しづつＶ。

は上昇をつづけ、やがてピークに達すると、今度はダイ
オード４１．コンデンサ４４（および比較器４５）の漏
れ電流分によって少しづつ下降して行く。

この時間ｔ１以後において、電気ヒータ５〜５″〃が加
熱室１内温度の調節のために時間ｔ２でオフにされると
、交流電源電圧が変動してランプ９の光量が増加する。

したがって、被加熱物３め・らの反射光照度も増えて焦
げ目検知電圧■１は上昇する。

同様に、時間ｔ３で電気ヒータ５〜５″′がオン、時間
ｔ４でオン、時間ｔ５でオフすると、図の■１に示すよ
うになる。

従って、基準電圧■６が焦げ目検知電圧■１より大きく
なる時間は、この電気ヒータ５〜５″の変動によってば
らつき、制御性能を悪くさせる（同様に他の装置による
電源の変動も制御性能を悪くさせる）。

第５図はランプ用安定化電源２４のために、第４図に示
したような電圧■１の変動がないことを表わす。

ただし、第１図に示した構造では電気ヒータ５〜５の
赤熱による可視光の影響が出るが、ランプ９の光量を大
きくすれば実用上問題はない。

なお、第４図、第５図の焦げ目検知電圧■１のノイズ分
については、第２図の抵抗３９、コンテ゛ンサ４３から
なるフィルタによって取り除くことができる。

以上述べたように本考案によれば、従来視覚に頼ってい
た焦げ目っけを自動制御することができ、特に光源（ラ
ンプ）の電源を安定化させたことにより、使い勝手およ
び制御性能を向上させることができる。

なお、本実施例では、光センサに可視充用フィルタをつ
けたフォトダイオードを用いたがＣｄＳなどの他の光セ
ンサを用いても本考案は有効である。

さらに本実施例では、光源と光センサをそれぞれ一つと
して説明したが、複数としても本考案は有効である。

また本実施例では、焦げ目を検知した信号があらかじめ
定め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、加熱の程度もしくは加熱の形態あるいは加熱制御
手段を変化させる場合についても本考案は有効である。

【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を示す図、第２図
は本考案の制御装置の回路構成の一実施例を示す図、第
３図は本考案のランプ用安定化電源の一実施例を示す図
、第４図はランプ用安定化電源がない場合の焦げ目検知
信号（電圧）と基準（電圧）の特性を示す図、第５図は
ランプ用安定化電源を設けた場合の焦げ目検知信号と基
準電圧の特性を示す図である。図において、１：加熱室、３：被加熱室物、９：ランプ
、１１：光センサ（可視光用フィルタ付フォトダイオー
ド）、２１：制御装置、２２・・・・・・電源装置、
２４：ランプ用安定化電源。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

加熱室内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、加熱室内の被加熱物に可視光を
照射する光源と被加熱物の表面から反射光を検知する光
センサを設け、光センサによって被加熱物の焦げ目を検
知し、この検知信号があらかじめ設定した値に達した時
に被加熱物の加熱の程度や加熱の形態を制御する機構を
設けるとともに、上記光源を駆動する安定化電源を設け
たことを特徴とする加熱装置。