JPS6020492A - ワイヤレス温度プロ−ブを備えた高周波加熱装置 - 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】 本発明は、被加熱物の温度をワイヤレス温度グローブで
とらえ、調理の制御の自動化を行なう高周波加熱装置に
関するものである。

従来の高周波加熱装置において、加熱制御の自動化の方
式として被加熱物から発生ずる熱や水蒸気あるいはガス
をそれぞれサーミスタ、湿度センサあるいはガスセンサ
を用いて検出し、被加熱物の温度を検知して加熱を自動
制御するものがある。

また被加熱物の表面温度を赤外線上ンサでとらえ。

被加熱物の仕上りを検知し、自動制御を行なう方式もあ
る。

これらの方式は、いずれの場合も検知するセンサが高周
波エネルギの影響を受けないようにするためにセンサを
加熱室外部に設置しているため。

調理の操作性は良いが、加熱室内の雰囲気の温度。

湿度およびガスを検出するのに多少の誤差を生ずるのが
避けられず、ｆたくり返し加熱による検知精度の低下や
被加熱物の量に違いがある場合に検知精度の低下がある
など、いかなる被加熱物に対しても常に高い精度で加熱
を制御することは困難であった。このうち赤外線センサ
による方式では。

検出する領域すなわち視野が狭いだめ、その視野から被
加熱′吻が外れたら検出不可能で、被加熱物の設置位置
や容器の形状を工夫しなければならないなどの難点があ
った。

これらを解決する方式のものとして、サーミスタ等の温
度センサを設けたプローブを被加熱物に挿入し、その温
度信号を有線で加熱室外に取り出し、加熱制御を行なう
ものがある。

この場合、被加熱物の内部の温度を正確にとらえること
ができ、またユーザの希望の設定温度で加熱制御するこ
とが可能である。しかし、プローブを有線で加熱室外部
の制御回路と接続しているため、被加熱物の加熱むら対
策に効果あるターンテーブルと組合せて使用することが
機械的にもまだ電気的に困難であった。また有線である
ため使い勝手が悪かった。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消し、加熱室
内が常温から高温（オーブン加熱一時の温度約２５０”
Ｃ）に亘って使用でき、使い勝手に優れたワイヤレス温
度プローブを備えた高周波加熱装置を提供することにあ
る。

本発明においては、ワイヤレス温度プローブをコイルア
ンテナと感温用のコンデンサとからなるＬＯ共振回路で
構成し、それを被加熱物に接触させる。このためコンデ
ンサは被加熱物の温度の変化に伴ない容量値が変化し、
プローブの共振周波数は変化する。従ってその共振周波
数をとらえれば被加熱物の温度を検知することができる
。そのため加熱室内に送受信アンテナを設け、一定周波
数幅を掃引した信号を送信アンテナより送信し。

又受信アンテナは送信信号を受け、受信信号に現出する
プローブの共振点をとらえ、被加熱物の温度を検知する
。

以下９本発明の一実施例を図を用いて説明する。

第１図はワイヤレス温度プローブを用いた場合の高周波
加熱装置の全体斜視図である。１は高周波加熱装置本体
であり、２はコントロールパネル、３は加熱室、４はド
アである。５は被加熱物で。

６はターンテーブルである。７はワイヤレス温度プロー
ブで、８は送信アンテナ、９は受信アンテナである。第
２図は第１図の断面図である。１０はターンテーブルを
駆動するモータ、　１１は高周波を発振するマグネトロ
ンである。第１図および第２図において、送信アンテナ
８は加熱室５内の上方部か又は下方部に設け、ワイヤレ
ス温度グローブ７と被加熱物５を挾んで上述送信アンテ
ナ８と対峙した箇所に受信アンテナ９を設置する。

次にこの装置のブロック図を第３図に示す。その概要は
、加熱室内にアンテナを２個設け、これらのアンテナは
電磁気的に結合しており、又これらのアンテナにプロー
ブのコイル状アンテナが電磁気的に結合している。した
がって一方のアンテナより温度プローブの共振周波数を
含んだ周波数幅の電波を掃引送信し、他方のアンテナの
受信信号においてプローブの共振点を得る。この共振点
をとらえて被加熱物の温度を検知するものである。

以下、このシステムについて詳細に説明する。

ワイヤレス温度プローブ７は、電気的にはコイル状アン
テナと感温用コンデンサより成る。同コンデンサは、プ
ローブ７の先端に設け、被加熱物５の温度を検知する。

一般にコンデンサの容量Ｃは、温度の関数で表わすと次
式となる。

（！　−［１＋　Ａ　（Ｔ−Ｔ□）　）・ＣＯ・・・・
・（１）ここでＡは温度係数、Ｔは測定温度、Ｔｏは基
準温度（２０°Ｃ）、ｃｏは基準温度２０°Ｃにおける
コンデンサの容量値である。

またプローブの共振周波数ｆ。は、コイル状アンテナの
インダクタンスをＬとすると。

ｆｏ−□　・・・（２） ２π・Ｊｂτ− で表わされる。よってインダクタンスＬが固定であれば
、共振周波数ｆ。は、温度Ｔに対して平方根の逆数に比
例して変化するが、実際コンデンサの容量ＣＯを２２０
ｐＦ、温度係数Ａを−７５０ＰＰＭ／ｄ　ｅ　ｇとし、
コイル状アンテナのインダクタンスＬを１．０μ■とし
たとき、温度と共振周波数の関係は第４図のごとくとな
る。この特性より温度Ｔが０〜１０００Ｃでは、共感周
波数ｆｏはほぼ直線状に変化している。もつとも、（２
）式より判るように、温度Ｔに対して共振周波数ｆｏが
二次曲線となるのであるが、使用する温度幅が狭いだめ
直線とみなせるからである。

加熱室６内の送信アンテナ８から送信回路１２で発生し
た第５図ｆａ）１８の信号を間欠的にあるいは連続的に
送信する。この信号はある周波数ｆ１から１２まで掃引
した信号である。まだこの周波数幅はプローブの温度に
よる共振周波数の変化幅が包含されるように定める。

受信アンテナ９の信号を増幅すると、第５図（ｌの受信
信号を得る。この受信信号において、プローブ７に同調
した周波数ｆ。の電圧が著しく大きくなる共振特性が得
られる。まだこの共振特性をより顕著にするためには、
プローブ７の回路のＱを高くする。

受信回路１４においてこの共振周波数ｆｏをとら工、マ
イクロコンピュータ１６に入力する。共振周波数＋、す
なわち共振点をとらえる方法には。

例えば受信信号のピーク値検出により共振点をめ、掃引
開始から共振点まで別の安定した高い周波数の信号で時
間計測を行ない、共振点の位置をとらえ、プローブ先端
のすなわち被加熱物の温度を検知する方法などが考えら
れる。マイクロコンピュータ１３では、被加熱物の温度
を検知してディスプレイ１６に温度表示したり、ユーザ
が設定した温度に到達したら高周波を発振するマグネト
ロン１１の電源回路１５を制御する。１７はコントロー
ルパネル２のキーボードを示し、ユーザはこれにより温
度設定を行なう。

次にワイヤレス温度グローブ７の構造を第６図に示す。

温度プローブ７は、温度を検知する感温用のコンデンサ
２３を被加熱物５に挿入する突起部に封入し、ている。

このコンデンサ２３をコイルアンテナ２０から入る加熱
室内の高周波より保護するため、バンドリジエクンヨン
フィルタヲ設ケる。バンドリジェクションフィルタとし
ては、構造布簡単で電波の通過損失の大きいチョークフ
ィルタ２１を採用する。

またコイルアンテナ２０以外のプローブ本体は。

錆ヒにくいステンレス材の金属板でケーシングし。

水滴などが侵入しないように密閉する。又コイル状アン
テナ２０は加熱室６内の強電界の高周波（Ｃさらされる
だめ、線間の放電や異常加熱を生じ易い。しだがってそ
れらを防止するため第６図に示したように９巻線のピッ
チを保持するため絶縁材料で作られたポビン２４に巻く
構造とする。またコイル状アンテナ２０は耐熱性の非導
体材料２５で被覆し、アンテナ形状が変形しないように
保護するとともにユーザが握り易いようにしている。

次に加熱室内の送受信アンテナについて述べる。

第７図は、簡略化したオーブン構造の斜視図で送受信ア
ンテナを示す。送受信アンテナは、カロ熱室３内の被加
熱物５やターンテーブル６の影響を受けない箇所すなわ
ち加熱室６内の上部と下音昏に設ける。送信と受信は加
熱室５内の上下のアンテナ８．９のどちらでも良い。又
アンテナは、第７図に示しだようにループアンテナを構
成し、形状は矩形でも丸形でも受信信号においてプ・ロ
ーブの共振点は得られる。従って第７図のごとく、アン
テナの一方の端は、ショート端子４２で加熱室壁と金属
接触させ、加熱室壁はアースとする。又信号を送信また
は受信する他方の端は、金属壁に接触しないように、加
熱室外へ導き出す。すなわち第８図に示すように加熱室
６壁に孔を設け、アンテナを貫通させる構造とする。し
かしこの構造においては、電波的に同軸系となり加熱室
内の高周波が室外へ漏れ易くなる。従ってこれを防止す
るだめに第８図に示したチョーク構造を設ける。これは
プローブ７にも採用したが、構造が比較的簡単であるた
め低価格であり、電波の通過損失が大きい特長がある。

チョークは、その空洞６０の長さ℃を高周波の波長の概
略１／４の長さにとることにより電波の通過損失が６０
〜７０ｄＢぐらいとなり、室外への電波漏洩の法規制値
を十分満足するものである。

またチョークには、第８図で示すようにアンテナの導線
８とチョーク外部２８と金属接触しないように耐熱性プ
ラスチ〃りのスペーサ６１を設ける。

アンテナ８，９をループアンテナにする理由は。

モノポールアンテナではループアンテナに比べて磁束密
度が非常に小さいためにプローブ７のコイルアンテナに
鎖交する磁束数が少なく、受信信号において共振点が現
われにくいからである。まだループアンテナの大きさは
、大きい程共振点は顕著に現われ、小さくしていくと共
振点のレベルが小さくなる傾向を示す。実験ではアンテ
ナの寸法が１５０ｍｍ　Ｘ　３０ｍｍぐらいの矩形状ア
ンテナまで共振点がとらえられている。

また送受信アンテナには、オープン調理に使用されてい
るシーズヒータを利用することもできる。

第９図に簡略化した例を示す。シーズヒータをアンテナ
として使用する場合、シーズヒータ３２．３３の外導体
部３６を利用する。シーズヒータ３２．５３を設置固定
する場合は、第７，８図で説明したと同様にチョーク構
造を設ける。第１０図に第９・図のチョーク構造の部分
断面図を示す。シーズヒータ３２は図に示すように同軸
形となっており、同軸部５４に商用電圧を印加するとニ
クロム線３９の温度が上昇し、外導体６６が赤熱し、被
加熱物に熱を伝える。またヒータの内導体と外導体の間
には耐高温材の絶縁材料３８を封入して同導体が動かな
いように固定する。４１はターミナルで商用電源を印加
する部分でちる。アンテナとしてヒータの外導体３６を
使用する場合、アンテナはループアンテナを形成するた
めにヒータの一端の外導体部をコンデンサ４４を介して
加熱室壁に接触させる。そして他端の外導体部から掃引
した信号を送信又は受信する。４５は耐熱性のプラスチ
ック支柱のターミナルである。また加熱室内においてシ
ーズヒータは加熱室壁面と金属接触しないように碍子等
で固定する。チョークにおいてもスペーサ４０を設けて
固定する。

チョークの構造は上述した通りである。

このようにシーズヒータをアンテナと兼用すると加熱室
内の使用有効面積が減じることはない。

以上述べたように本発明によれば、ワイヤレス温度プロ
ーブは、電気的にコイルアンテナと感温用コンデンサで
構成され１部品点数が少なく電源部を必要としないため
、小型軽量にできる。またプローブは感温部以外に電子
部品を用いていないだめ、プローブが高温にさらされて
もその影響を受けない。

又加熱室内の送受信アンテナは、被加熱物の出し入れ等
に影響を与えない箇所に設けているため。

プローブの使い勝手が損なわれることはない。

しだがってオープン調理などの直後にもあるいは高周波
加熱調理との並列使用も可能となり、使い勝手に優れた
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるワイヤレス温度プロー
ブを用いた高周波加熱装置の外観図、第２図は第１図の
断面図を示す。第３図はワイヤレス温度グローブのシス
テムブロック図である。第４図は温度と温度プローブの
共振周波数の関係を示したものである。第５図翰、（至
）はそれぞれ送受信アンテナの信号波形である。第６図
は温度プローブの断面図である。第７図は、送受信アン
テナを設置した場合の簡略化したオープンの斜視図。 第８図は第７図のチョーク構造部の断面図である。 第９図はシーズヒータを送受信アンテナとした場合の簡
略化したオープンの斜視図で、第１０図は第９図のチョ
ーク構造部の断面図である。 ３ｚ加熱室。 ５：被加熱物。 ７：ワイヤレス温度プローブ。 ８：受信アンテナ。 ９：受信アンテナ。 ２３：感温用コンデンサ。 ２６：コイルアンテナ。 出願人　日立熱器具株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱室（３）内の被加熱物（５１の温度を検知す
   る感温用のコンデンサ（２３）とコイルアンテナ（２／
   ｌ）とで共振回路を構成したワイヤレス温度グローブ（
   ７）を前記被加熱物［５）　Ｋ接触して設け、前記温度
   プローブ（ハの温度に対応した共振周波数を包含した周
   波数幅の電波を加熱室（３）内の送信アンテナ（８）よ
   り送信し、その信号を前記温度プローブ（力を挾んで対
   峙した受信アンテナ（９）で受け、前記温度グローブ（
   ７）の共振点をとらえ、前記被加熱物（５１の温度を検
   知するワイヤレス温度プローブシステムにおいて、前記
   加熱室（３）内の送信および受信アンテナ＋８１　、　
   （９）をそれぞれループアンテナとしたことを特徴とし
   たワイヤレス温度プローブを備えた高周波加熱装置。 （２、特許請求の範囲第（１）項において、前記送受信
   アンテナ＋８１　、　＋９１をシーズヒータの外導体を
   利用して構成したことを特徴としたワイノ、・レス温度
   プローブを備えた高周波加熱装置。