(57)【要約】【課題】小型で、且つ精度の良い温度検出をする非接触温度検出器を搭載した加熱調理器を提供する。【解決手段】食品から放射される赤外線の一部はケースの赤外線通過口から赤外線検出器に至る。また、周囲空気による熱はケースから金属よりなる熱伝導材を介して赤外線検出器へと、金属を介して伝わるので高速で伝導するので、赤外線検出器の内部では温度分布が起こりにくく温度検出誤差は発生しにくくなる。そうした構成の温度検出器が検出する温度を基に制御手段が加熱手段の駆動を制御するので、小型で、且つ精度の良い温度検出をする非接触温度検出器を搭載した加熱調理器を提供することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
食品を加熱する加熱手段と、前記食品の温度を検出する温度検出器と、前記温度検出器の検出温度により前記加熱手段の駆動を制御する制御手段を有し、前記温度検出器は前記食品から放射される赤外線を検出する赤外線検出器と、前記赤外線検出器を収納し一部に赤外線通過口を設けたケースと、前記赤外線検出器および前記ケースに接触する金属よりなる熱伝導材より成る加熱調理器。
【請求項２】
前記赤外線検出器はサーモパイルによる赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子を封じ込めた金属によるカンを有する請求項１記載の加熱調理器。
【請求項３】
前記熱伝導材は前記ケース内部において前記赤外線通過口から前記カンに至るまでの空間をそれ以外の空間から遮断する構成とした請求項２記載の加熱調理器。
【請求項４】
赤外線検出器からの出力信号を電気的処理する電気部品より成る信号処理回路と、前記赤外線検出器および前記信号処理回路を搭載するプリント基板を更に有し、前記プリント基板は前記ケースに接触している請求項１記載の加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品を加熱調理する加熱調理器に関するものであり、特に自動調理を目的として食品の温度を検出する加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加熱室で食品を加熱調理する代表的な加熱調理器であるオーブンレンジでは、各種センサを取り付けて調理の進行状態を検出して、自動的に加熱を終了させるような自動調理の機能がある。その代表的なセンサの一つとして、非接触で食品の表面温度を検出できる赤外線センサがある。
【０００３】
この赤外線センサにより、食品の表面温度を検出することで加熱の進捗状況を知ることができ、所定温度に達すると加熱を停止することで自動調理とし、使用者の使い勝手を向上させている。赤外線センサをオーブンレンジの加熱室周囲に配置して、加熱室内部の食品温度を検出するには、加熱室周囲は雰囲気温度が安定しないという課題がある。
【０００４】
つまり、マイクロ波で加熱する場合の加熱源となるマグネトロンは、マグネトロン自身の発熱とマグネトロンから発振されるマイクロ波による加熱室の壁面の温度上昇などで、加熱調理中は加熱室周囲の雰囲気温度は１℃／分程度で上昇し続け、一般的な加熱調理時間である数分から十数分の間で安定することはない。
【０００５】
また、マグネトロンを冷却するために風を送ったり、赤外線温度センサ自身の温度を高温から保護するために風を送ったりするなど、赤外線温度センサ近辺では風が流れていることが多く、その風による雰囲気温度の変動もあり、温度が安定していることはない。
【０００６】
特に、サーモパイルを赤外線検出素子として用いる赤外線温度センサは、その雰囲気温度が安定しない中で、精度よく温度を測定することが困難である。
【０００７】
サーモパイルを用いた赤外線検出素子は、熱接点と冷接点の温度差でゼーベック効果での起電力を測定するものであるが、熱接点と冷接点の雰囲気温度が等しいことを前提に、熱接点にだけ対象物からの輻射光が当たる構成をとり、その輻射光による温度変化から輻射源の温度を算出する。
【０００８】
従って、もともとの熱接点と冷接点の雰囲気温度が等しくないと、大きい検出誤差が生じることになる。赤外線温度センサの雰囲気温度が一定の場合は、熱接点と冷接点も雰囲気温度が等しくなるが、雰囲気温度が不安定で変動しているときには、熱接点と冷接点の雰囲気温度に温度差が生じやすく、精度よく温度を測定することは難しい。
【０００９】
上記課題を解決する例を、図４を用いて説明する。図４において、赤外線検出器１は、金属ホルダー２と熱的に接触し、金属ホルダー２と共にケース３に収納されている。ケース３には通風口４と仕切板５とが設けられており、ケース３は、仕切板５により赤外線検出器１を含む側と通風口４を含む側とに仕切られる構成となっている（特許文献１参照）。
【００１０】
この構成により、周囲の空気は通風口４から熱伝導性に優れた金属ホルダー２を介して、赤外線検出器１に素早く伝わる。一方、仕切板５により、周囲の空気が直接、赤外線検出器に当たることはない。従って、赤外線検出器１内部での温度差は生じにくく、温度測定の精度を上げることができている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平６−３１３５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
近年、赤外線検出素子やレンズなどの集光器が精密加工により小型化され、電気部品も小型化されており、非接触温度検出器全体として非常に小型化されている。この小型化により、オーブンレンジなどの加熱調理器の内部における取り付け場所の選択肢を増やすことができ、また、容易に取り付けられるようになった。
【００１３】
こうした小型化の流れの中で、仕切板を設けるのは小型化を困難にするものである。仮に小型化のために薄い仕切板を付けてもあまり効果がなく、仕切板を含む構成では、精度の良い温度検出が困難であるという課題を有していた。
【００１４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、小型で、且つ精度の良い温度検出を行う非接触温度検出器を搭載した加熱調理器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の加熱調理器は、食品を加熱する加熱手段と、前記食品の温度を検出する温度検出器と、前記温度検出器の検出温度により前記加熱手段の駆動を制御する制御手段を有し、前記温度検出器は前記食品から放射される赤外線を検出する赤外線検出器と、前記赤外線検出器を収納し一部に赤外線通過口を設けたケースと、前記赤外線検出器および前記ケースに接触する金属よりなる熱伝導材より成る構成としたものである。
【００１６】
この構成により、食品から放射される赤外線はその一部はケースの赤外線通過口から赤外線検出器に至り、それ以外はケースにより遮断される。また、周囲空気による熱はケースから金属よりなる熱伝導材を介して赤外線検出器へと、金属を介して伝わるので高速で伝導するので、赤外線検出器の内部では温度分布が起こりにくく温度検出誤差は発生しにくくなる。
【００１７】
このような構成の温度検出器により検出される温度を基に、制御手段が加熱手段の駆動を制御するので、小型で、且つ精度の良い温度検出をする非接触温度検出器を搭載した加熱調理器を提供することができる。
【００１８】
また、本発明の加熱調理器は、赤外線検出器はサーモパイルによる赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子を封じ込めた金属によるカンを有する構成とするものである。この構成により、ケースからカンまでが金属で結合されて素早く熱伝導し、カンの内部では温度分布が起こりにくく、その中にサーモパイルよりなる赤外線検出素子を備えているから、温度検出誤差が発生しにくい。
【００１９】
また、本発明の加熱調理器は、前記熱伝導材は前記ケース内部において前記赤外線通過口から前記カンに至るまでの空間をそれ以外の空間から遮断する構成とするものである。この構成により、赤外線通過口から流入する空気が直接に赤外線検出素子あるいはその近傍に至ることを熱伝導材により阻むことができるので、急激な温度変化を発生させにくくし、温度検出誤差が発生しにくい。
【００２０】
また、赤外線検出器からの出力信号を電気的処理する電気部品より成る信号処理回路と、前記赤外線検出器および前記信号処理回路を搭載するプリント基板を更に有し、前記プ
リント基板は前記ケースに接触している構成としている。
【００２１】
プリント基板も一般に金属のパターンが貼り巡らされていて熱伝導が良いため、この構成により、赤外線検出器全体に高速で周囲空気の熱が伝わるため、赤外線検出器内部での温度分布の偏りが更に起こりにくくなり、温度検出誤差が更に発生しにくくすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、周囲空気による熱は、金属よりなる熱伝導材を介してケースから赤外線検出器へと高速に伝わるので、赤外線検出器の内部では温度分布の偏りが起こりにくくなり、温度検出誤差が発生しにくくなる。その結果、小型で、且つ精度の良い温度検出をする非接触温度検出器を搭載した加熱調理器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態にかかる加熱調理器のブロック構成図
【図２】本発明の実施の形態にかかる加熱調理器の温度検出器の断面図
【図３】本発明の実施の形態にかかる加熱調理器の温度検出器の要部断面図
【図４】従来の加熱調理器の温度検出器の断面図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
図１は本発明にかかる代表的な加熱調理器であるオーブンレンジの構成図である。加熱室６の底部には食品７が載置され、加熱室６の外部には加熱室６内に導入するマイクロ波を発生させる加熱手段であるマグネトロン８が配設されている。温度検出器９は、加熱室６の外部上方に配置され、非接触にて食品７の表面温度に応じた電気信号を出力する。制御手段１０は、温度検出器９から得られる食品７の温度に応じた電気信号より、マグネトロン８の入／切あるいはパワー制御等を行う。操作手段１１は、使用者が調理開始あるいは調理モードの設定操作等を行うためのものであり、この操作情報は制御手段１０に出力される。
【００２６】
次に、図２を用いて温度検出器９の構成を説明する。赤外線検出器１は、金属によるカン１２の内部に、赤外線検出素子であるサーモパイル１３が封じ込められている。カン１２の赤外線入光部分にはレンズ１４が備えられており、レンズ１４の焦点とサーモパイル１３の位置関係からサーモパイル１３の視野を規定している。赤外線検出器１の温度を検出する接触式の温度センサ１５は、例えばサーミスタにより構成される。
【００２７】
そして、サーモパイル１３、サーミスタ１５の出力は金属線１６により、カン１２の外部に延出し、プリント基板１７に接続して、カン１２と共に固定している。
【００２８】
一般にサーモパイルは熱接点と冷接点を有するもので、熱接点には対象物からの赤外線が入光し、冷接点は遮光することで熱接点と冷接点の間に温度差が生じ、その温度差によりゼーベック効果で電圧が発生するもので、この発生する電圧は対象物の温度と冷接点の温度の温度差に相関を持った出力となることから、対象物の温度を非接触で検出することができる。
【００２９】
ヒートシンク１８は、熱伝導性がよくまた比較的熱容量を大きく持たせたもので、サーモパイル１３の冷接点と接触させ、且つサーミスタ１５と接触するように設けている。またサーモパイル１３の熱接点はヒートシンク１８の空孔部に位置するよう設けている。
【００３０】
プリント基板１７には電源が供給され各種電子部品より成る信号処理回路１９が搭載されている。プリント基板１９にはコネクタ２０が搭載されていて、コネクタ２０にはリード線２１が接続されていて、信号処理回路１９で処理された信号を制御手段１０に出力する。
【００３１】
これらの部品はケース２２に収納され、ケース２２には赤外線が通過する赤外線通過口２３とリード線２１を通すためのリード線孔２４を設けられ、リード線孔２４には隙間を塞ぐためのパッキン２５が備えられている。金属製の熱伝導材２６は赤外線検出器１に嵌合し、ケース２２と接触している。ケース２２はプリント基板１７とも接触している。
【００３２】
図２中のＡ−Ａ’面における断面図を図３に示す。図３に示すように、熱伝導材２６は赤外線検出器１のレンズ１４の外側でカン１２全体を囲むように構成されている。この構成により、熱伝導材２５がケース２２と接触し、その接触している部分の内側にケース２２の赤外線通過口２３が設けられるので、ケース２２の外部の空気は赤外線通過口２３から内部に流れ込んでも、熱伝導材２５で遮断されて直接サーモパイル１３の近傍まで入り込むことはない。
【００３３】
この構成において、ケース２２の外の雰囲気温度、即ち加熱室６の周囲温度は、ケース２２またはリード線２１からプリント基板１７へ伝わり、カン１２のプリント基板との接着部がその影響を受け、その輻射熱としてサーモパイル１３の熱接点に雰囲気温度が伝わる。またプリント基板には金属のパターンが貼り巡らされているので、より高速に熱伝導する。
【００３４】
一方、ケース２２から熱伝導材２６を介してカン１２、そしてカン１２と接着しているプリント基板１７から金属線１６、ヒートシンク１８へと熱伝導することで、雰囲気温度がサーモパイル１３の冷接点に伝わる。またすべて金属製の材料を介しているので、より高速に熱伝導する。
【００３５】
従って、サーモパイル１３の熱接点、冷接点にはどちらにも高速でほぼ同等の応答で雰囲気温度が影響することになる。更にヒートシンク１８に取り付けたサーミスタ１５にもサーモパイル１３の熱接点、冷接点とほぼ同等の応答で高速で雰囲気温度が影響する。
【００３６】
またこの構成においては、熱伝導材２６により風の影響を遮っている。赤外線通過口２３からケース２２内部に空気が流入しても、レンズ１４とカン１２の一部は空気に晒されているものの、カン２の大部分や、プリント基板１７が流入した空気に晒されることはない。このことで風が及ぼす測定誤差の発生を最小限に抑えている。
【００３７】
こうした構成により、雰囲気温度が変動しても、サーモパイル１３の熱接点と冷接点の雰囲気温度のバランスが崩れることがなくなるため、温度誤差を最小限に抑えることができる。更に、風がケース内に入り込まないようにしているので、赤外線検出器１の急激な温度変動を抑えることができ、熱接点と冷接点の温度バランスが崩れるのを抑制している。これにより、温度バランスの崩れによる温度誤差の発生を最小限に抑えることができる。
【００３８】
以上の説明では、リード線孔２４の隙間を塞ぐためにパッキン２５を設ける構成としたが、これはリード線孔２５から空気が流入することを防止するためである。ただ、リード線２１の径に合わせてリード線孔２４が隙間のほとんどできない寸法で構成されていれば、必ずしもパッキン２５が必要というわけではない。
【００３９】
サーモパイル１３の出力電圧は一般に非常に微小なものであるため、信号処理回路１９
がこれを増幅し検知するに十分な大きさの電圧にしてＡＤ変換し、またサーミスタ１５から得られる出力信号もＡＤ変換して、測定対象である食品７の温度を演算する。
【００４０】
サーモパイル１３の出力は、一般に測定対象とサーモパイル自身の温度の温度差とに略比例するものであり、サーミスタ１５の出力から得られるサーモパイル１３自身の温度に、サーモパイル１３の出力から得られる温度差を加算することで、食品７の温度が演算できる。そうして演算した温度を制御手段１０にシリアル通信で送信する。
【００４１】
赤外線検出器１の近傍で増幅し、ＡＤ変換してデジタル値をシリアル通信することは、マグネトロン８などからのノイズの影響を抑える効果があるが、必ずしもこの構成でなくてもよく、アナログ電圧をそのまま出力して、制御手段１０でＡＤ変換し温度を演算しても良い。この場合にはシリアル通信のために必要な部品を省略できて構成をシンプルにできる。
【００４２】
制御手段１０では、受信した食品７の温度を基にマグネトロン８を制御するが、簡単には受信した温度が予め定めた設定温度を超えるとマグネトロン８を停止して加熱を終了する。または予め定めた設定温度を超えたところから所定の追加加熱を行ったところでマグネトロン８による加熱を停止する。あるいは設定温度を超えるとすぐに停止するか、所定の追加加熱をするかを使用者が操作手段１１により選択する方法もあるし、使用者が操作手段１１で選択するのは加熱調理メニューであって、そのメニューから自動的にすぐに停止するか所定の追加加熱をするかを決定してマグネトロン８を制御するなどしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明は、周囲空気による熱はケースから金属よりなる熱伝導材を介して赤外線検出器へと、金属を介して高速に伝導するので、赤外線検出器の内部では温度分布が起こりにくいため、赤外線検出器の温度検出誤差が発生しにくくなり、小型で、且つ精度の良い温度検出をする非接触温度検出が可能となる。
【００４４】
従って、マイクロ波を熱源とするオーブンレンジはもちろん、加熱調理器全般に応用できるほか、非接触で温度検出するような機器に応用でき、特に温度検出器周辺の雰囲気温度が変動しやすいような環境での温度検出には有効に適用できる。
【符号の説明】
【００４５】
１  赤外線検出器
８  加熱手段（マグネトロン）
９  温度検出器
１０  制御手段
１２  カン
１３  サーモパイル（赤外線検出器）
１７  プリント基板
１９  信号処理回路
２２  ケース
２３  赤外線通過口
２６  熱伝導材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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