JPS60209124A - センサ付調理器 - 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】 産業上の利用分野 本発明は弾性表面波素子をセンサ素子とするセンサ付調
理器の温度検知感度向上に関するものである。

従来例の構成とその問題点 食品の表面からの赤外線輻射を検知する非接触温度セン
サとして、従来から第１図に示す焦電形赤外線セン−＋
）％知られている。しかしながらこのセンサは、光が焦
電素子に当たると表面に電荷が集まるという現象を利用
したものであり、この電荷はすぐに飽和し、かつ消えて
しまうので第２図に示すようにチョッパ３１と称する光
入力断続用の回転シャッタ機構を具備し、チョッパ３１
を毎秒１０回回転度の速度で回転させ、フォトカップラ
ー３２のようなチョッパ３１の同期タイミング検出装置
を用いチョッパ３１表面からと、熱源からの赤外輻射エ
ネルギーを交互に測定するのが常であった。そしてこの
焦電素子の表面にたまった電荷量（即ち電圧）は電界効
果型トランジスタ３３　（ＦＥＴ　）のような入力イン
ピーダンスの高いトランジスタを介し、その後段に取付
けた増幅回路によって増幅される。そしてＡ／Ｄ変換器
３４を介してマイクロコンピュータ３５に取込まれ、演
算処理されるのが常であった（第３図）。

しかしながら、この方式では、焦電素子の出力がもとも
と微小であり、増幅度の大きく、かつ雑音対策のためＳ
／Ｎ比の大きい増幅回路が必要となったり、増幅度の調
整のために、第３図のようにボリューム３２ａ、３２ｂ
、３３ｃ等の調整機能を付加する回路が必要があり、高
価で、複雑な回路となりまた長期使用に際して、その調
整が狂ったりすると回路が正しく動作しなくなるという
欠点があった。

一方他の赤外線センサとして弾性表面波を用いたものが
ある。この赤外線センサは第４図（、）に示すような構
成でありニオブ酸リチウム（Ｌ　ｉ　ＮｂＯ２）などの
圧電体の単結晶基板３６の表面を伝わる音速が、表面温
度が変わるにつれて変化することを利用し発振回路３７
との組み合せで赤外線センサ装置を構成しており、基板
は金属カン内に入れられている。このセンサは次の特徴
を有する。

（１）素子そのものを遅延素子として、位相条件、振幅
条件を合わせてやるだけで、簡単に発振回路が構成でき
、検知赤外線量を周波数として取り出すことができる。

（２）温度測定は素子の温度の上昇を検知しているので
焦電素子使用時のような高速チョッパ機構は不要である
。

などの長所がある反面、 （３）発振周波数が高く、周波数変化が小さいために温
度変動分の検知がむづかしい（例えば第４図（ａ）の構
成のＬｉＮｂ○３素子で基本発振周波数１７３ＭＨｚ　
、に対し１、温度感度は２Ｈｚ／°Ｃ程度即ち１２０ｐ
ｐｍ／’Ｃ程度である。）。

という短所があった。

（３）の短所を補なうために、従来は第４図（ｂ）に示
すように二個のセンサ素子と二個のそれぞれのセンサ用
発振回路１１に、１１１を持ち、一つのセンサ素子を食
品からの赤外線輻射量とシャッタ３１からの赤外線輻射
量を測定するのに使い、他のセンサ素子を轡部発振器と
して使うことにより、２つの発振回路の差出力Δｆを取
り出すことにより、マイクロコンピュータ１８ａにより
食品温度と、シャッタ温度の差をめてきた。

しかしながらこの従来の方式では、温度検知感度は上述
のような程度しか得られず、自動調理用センサとしては
感度が不足であるという欠点を有していた。

発明の目的 本発明は上記従来の欠点を解消するもので、弾性表面波
形温度検知素子を用いたセンサ付調理器の温度検知感度
の向上を図ることを目的とするものである。

発明の構成 上記目的を達するため、本発明のセンサ付調理器は、食
品を載置する加熱室の天井に食品観測用の穴を設け、そ
の外部に二個の弾性表面波素子を温度検知素子部とした
赤外線検知装置を置き、この赤外線検知装置全体を水平
に回動する装置によって、それぞれの弾性表面波素子を
交互に切替えて食品から放射する赤外線エネルギーに曝
すようにしたものである。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例について、図面に基づいて説明
する。

第５図、　第６図において、マグネトロン（加熱装置）
１によって励振されたマイクロ波は導波管２によって加
熱室３内に導かれ、食品に吸収される。またファン４に
より起こされた風はマグネトロン１を冷却後、エアガイ
ド５によって外かく６外へ排気される。また風の一部は
エアガイド７によって導かれ、加熱室３の側面のパンチ
ング８より加熱室３内に入り、食品が加熱された結果生
じた熱を運んで加熱室３の対向壁面のパンチング９から
排気ガイド１０内に入り、そして外かく６の外部へと排
気される。

また第７図において加熱室３の天井部３ａ部外部には赤
外線センサ部１１ａが設けられｒコ赤外線検出装置１１
ｂが設けられ、この赤外線検出装置１１ｂはモータ１２
によって天井部３ａと水平な平面上を回転移動し、天井
部３ａに開けられた穴１３を通してターンテーブル２９
の上に載せられた食品１４をのぞき、その表面温度を検
出する構成となっている。。

第８図（ａ）に天井部３ａに開けられた穴位置と赤外線
検出装置１１ｂの位置関係を示す。天井部３ａの中央部
の穴１３から食品を監視する。第８図（ｂ）は穴１３を
通して弾性表面波素子１１ｃが食品１４を監視している
様子を示す。

−第９図に弾性表面波素子１１ｃ、弾性表面波素子１１
．ｄが穴１３の上に来るタイミングを示した。

ここで弾性表面波素子１１ｃが穴１３のとにくるのが（
、）で示した区間、弾性表面波素子１°１ｄが穴１３の
上にくるのが（ｂ）で示した区間である。

また第１０図に示すように弾性表面波素子１１ｃには赤
外線透過膜１８ｄを通って赤外線が入射し、弾性表面波
素子１１ｄには赤外線透過膜は取付けられていない。こ
の実施例では弾性表面波素子１１Ｃを食品温度検知用に
、弾性表面波素子１１ｄを局部発振部の素子として使っ
ている。それぞれの発振回路部１１ｈ、１１ｉから出た
周波数はその差Δｆがとられ増幅回路１１ｊを経てマイ
コン１８ｆに送られる。

第１１図に赤外線検出装置１１ｂの回転制御機構を示す
。モータ１２の軸１２ａにはカム１２ｂが取付けられて
おり、回転角に応じて順次マイクロスイッチ１５　ａ、
　１５ｂをＯＮＬ、ていく構成となっている。弾性表面
波素子１１ｄが穴１３上に位置している時にはマイクロ
スイッチ１５ａはＯＦＦ、マイクロスイッチ１５ｂもＯ
ＦＦ　の状態に位置する。弾性表面波素子１１ｃ、１１
ｄのいづれも穴１３の上に位置しない時にはマイクロス
イッチ１５ａはＯＮ、マイクロスイッチ１５ｂはＯＦＦ
　の状態に位置する（この状態はセンサを使っての調理
を行なわない時である。）。穴１３の外部には筒１６が
設けられており、加熱室３からのマイクロ波の漏洩を防
いでいる。

次に第１２図に本発明における制御回路の一実施例を示
す。マイクロコンピュータ１８（以下マイコンと言う）
は出力端子ｓ□−ｓ４に第１３図に示すスキャニングパ
ルスを順次送出し、どの出力端子がＨｉ　ｇ　ｈ出力に
なっているかということと、入力端子Ｉ□−Ｉ３のうち
どの入力端子にＨｉｇｈ信号が現れたかを判断して、ど
のキイが押されたかを判断し、表示部１９上に対応する
数字や文字を表示する。その際スキャニングパルスは表
示桁を指定し、並列出力端子Ｄ□−Ｄ７からは数字や文
字のセグメントデータを表示部１９に対して送出する。

表示部１９は第１４図に示す。ここで出力端子ｓ□にパ
ルスが出ている時に入力端子Ｉ３にＨｉｇｈ信号が現れ
たことを検知した時には、自動調理ボタン１８ａが、Ｉ
２端子にＨｉｇｈ信号が現れたことを検知した時にはマ
ニュアル調理ボタン１８ｂが、押されたことを検知して
モータ１２を動かすことにより、赤外線検出装置１１ｂ
を移動する。モータ１２の位置はマイクロスイッチ１５
ａ、１５ｂからの信号をそれぞれマイコン１８が個別入
力端子Ｒ４、Ｒ５の信号電圧を読み込むことにより判断
する。第１５図にそのフローチャートを示す。例えば自
動調理ボタン１８ａが押された時には弾性表面波素子１
１ｃ、１１ｄを２秒毎に穴１３の上に移動する。またマ
ニュアル調理ボタン１８ｂが押された時には弾性表面波
素子１１ｃ、１１ｄのいづれも穴１３の上には位置させ
ない。

第１２図でマイコン１８の個別出力端子Ｒ３はキイが押
されたり、調理が終了した時に確認音を発生するブザ−
２０ヘブザー信号を出力する端子である。Ｒ２は１００
ｖ回路を開閉する主リレースイッチ２１を、Ｒ１はマグ
ネトロン回路２２の通電の断続制御を行なうリレースイ
ッチ２３をそれぞれドライバーＩＣ２５を介して制御す
る端子である。またファンモータ２７はファン４を付勢
するモータ、ターンテーブルモータ２８は加熱室３内の
食品を回転させ、電波分布を改善するためのターンテー
ブル２９駆動用のモータである。また個別入力端子Ｒ４
，Ｒ５はそれぞれマイクロスイッチ１５ａ、１５ｂから
の情報が入力される端子であり、スイッチがＯＮの時に
はＨｉｇｈ入力が、スイッチがＯＦＦの時にはＬｏｗ入
力がその端子に現れる。Ｒ７，Ｒ６は個別出力端子で駆
動回路１２ａを経由してモータ１２の回転を制御する端
子である。弾性表面波素子１１ｃ、１１ｄからの信号は
発振回路１１ｅで周波数に変換されてマイコン１８のＲ
９端子に入力される。Ｒ９端子からの情報はマイコン１
８内で演算処理され、温度が決められる。

上記構成における作用について説明する。

第１６図において（、）は二つの弾性表面波素子１１ｃ
、、１１ｄが食品からの放射に曝されるタイミングを示
す。区間（イ）は弾性表面波素子１１ｃが穴１３の上に
ある期間、区間（ロ）は弾性表面波素子１１ｄが穴１３
の上にある期間である。

（ｂ）は弾性表面波素子１１ｃを含む発振回路の出力周
波数ｉ２の変化を示す。このｆ２は区間（イ）にはｆ２
＝　ｆ２０−Ａ　（１−ｅｘｐ（−７））　（ここでｆ
２０は初期周波数、Ａ、τは定数、ｔは時間である。）
と表わされる。また区間（ロ）では（２＝ｆ２ｏ−Ａ＋
Ａ　（１−ｅｘｐ　（７））　と表わされる。

（Ｃ）は弾性表面波素子１１ｄを含む発振回路の出力周
波数ｆ１の変化を示す。このｆｌは区間（イ）にはｆ、
１’＝　ｆｌｏ−Ａ　＋　（１−ｅｘｐ　（−＋））　
（ここでｆｌｏは初期周波数ＩＡＩ　τは定数、ｔは時
間である。）と表わされる。また区間（ロ）では１１＝
ｆ１ｏ−Ａ（１−ｅｘｐ（））　と表わされる。

τ したがってｆｌとｉ２の差周波数Δｆは（ｄ）に示すよ
うに区間（イ）ではΔｆ＝Ａ−２Ａ　（１−ｅｘｐ　（
−ｐ））、区間（ロ）ではΔＬ＝−Ａ＋２Ａ（１ｅｘｐ
（’　））とτ なり、マイコン１８の入力端子Ｒ９に入力される周波数
差Δ（の変化分は２Ａとなる。

一方、第４図のような従来の構成においては、局部発振
器側の発振周波数は、食品からの輻射エネルギーを受け
ないためにシャッタ３１の開閉によって周波数は変動し
ない。

第１７図において（、）はシャッタ３１（第４図（ｂ）
）の開閉のタイミングを示している。区間（ハ）は弾性
表面波素子１１ｆが食品からの赤外線放射エネルギーに
曝されるタイミング、区間に）は赤外線エネルギーの放
射がシャッタ３１によって遮られるタイミングを示す。

（ｂ）は弾性表面波素子１１ｇを含む発振回路の出力周
波数ｆ２＝ｆ２ｏ　（一定）である。

（ｃ）は弾性表面波素子１１ｆを含む発振回路の出力周
波数ｆ１　であり、区間（ハ）ではｆ１＝ｆ１ｏ−Ａ　
（１−ｅｘｐ　（−Ｔ）　）、区間に）ではｆｌ、＝ｆ
１ｏ−Ａ　＋Ａ　（１−ｅｘｐ　（、）　）　となる。

したがってｆｌと１２の差周波数Δｆは（ｄ）に示すよ
うに区間（ハ）ではΔｆ＝Ａ　（１−ｅｘｐ　（−、−
））であり、区間に）ではΔ１　＝　Ａ　ｅｘｐ　（−
７）　）となり、マイコン１８ｆの入力端子Ｒ９に入力
される周波数差Δｆの変化はＡで、従来のものでは本発
明の実施例に比し周波数変化は少ない。

発明の効果 以上のように本発明によれば、二個の弾性表面波素子を
交互に食品からの赤外線放射に曝すことにより、一定温
度の食品からの赤外線放射に対して、従来方式と比して
大きな出力周波数変化を取り出すことができ、温度検知
の分解能を著しく向上することができ、自動調理器の食
品温度検知感度を大きく向上することができる。

また素子を動かして穴の上へ持ってきているので、シャ
ッタが必要でなくなる。

また自動調理を行なわない時には、素子を移動させて穴
を塞ぐことができるので、素子が、食品からの飛沫物に
よって汚染される確率を小さくできるなどの効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は焦電形赤外線センサ素子の部分断面斜視図、第
２図（ａ）（ｂ）は焦電形赤外線センサ素子のチョッパ
機構の構成を示す平面図および正面図、第３図は焦電形
赤外線センサ素子の電子回路図、第４図（ａ）（ｂ）は
弾性表面波素子を使ったセンサ装置における素子の構成
図および回路の構成図、第５図は本発明の一実施例であ
る電子レンジの一部切欠き正面図、第６図は同、外かく
を外した電子レンジの平面図、第７図は本発明になる電
子レンジのシステム構成図、第８図（ａ）（ｂ）はセン
サ素子による検知機構の断面図および平面図、第９図は
素子の回動のタイミングチャート、第１０図は本発明の
回路構成図、第１１図は素子の回動機構における部分断
面図、第１２図は本発明になる回路の一実褐味例である
電子回路図、第１３図はマイクロコ゛ノピユータのスキ
ャニングパルスのタイミングチャート、第１４図は一実
施例である表示管の構成図、第１５図はマイクロコンピ
ュータのフローチャート、第１６図は本発明の一実施例
における周波数変化のタイムチャートであり、（ａ）は
素子の動きを示すタイムチャート、（ｂ）は１つの発振
回路の周波数変化を示すタイムチャート、（Ｃ）は他の
１つの発振回路の周波数変化を示すタイムチャート、（
ｄ）は差周波数の変化を示すタイムチャート、第１７図
は従来の回路構成における周波数変化のタイムチャート
であり、（ａ）はシャッタの動きを示すタイムチャート
、（ｂ）は１つの発振回路の周波数変化を示すタイムチ
ャート、（ｃ）は他の１つの発振回路の周波数変化を示
すタイムチャート、（ｄ）は差周波数の変化を示すタイ
ムチャートである。 １・・・・・・マグネトロン（加熱手段）、３・・・・
・・加熱室、１１ｂ・・・・・・赤外線検出装置、１１
ｃ、１１ｄ・・・・・・弾性表面波素子、１１ｈ、１１
ｉ“・・・°°発振回路部、１２・・・・・・モータ（
回動させる装置）、１３シス・・・穴、１５ａ、１５ｂ
・・・・・・マイクロスイッチ（回動させる装置）。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 ｉ　２１Ｋ　、、。 ３１、ヨ＝−丘二進※］吉二 第４０ （す １　） 第　５　図 第６図 第７図 第８図 （α） （４） ９　医 時間 第１ 第１５図 ６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）食品を載置する加熱室と加熱室内の食品を加熱す
   る手段と、この加熱室の天井部に穿たれた食品観測用の
   穴と、加熱室天井部の外部に二個の弾性表面波素子を温
   度検知素子部とし、前記弾性表面波素子の変化を周波数
   変化として取り出す発振回路を持つ赤外線検知装置と、
   この赤外線検知装置を、加熱室天井面と水平な面上で回
   動させる装置を備え、前記二個の弾性表面波素子を交互
   に前記穴の上方に位置する構成としたセンサ付調理器。
2. （２）二個の温度検知素子部のうち一個は弾性表面波素
   子表面へ赤外線透過窓を通して赤外線が入射し、他の一
   個は弾性表面波素子の上部を金属でおおう構成とした特
   許請求の範囲第１項記載のセンサ付調理器。