(57)【要約】【課題】加熱中に起きたスパークを検知して出力を制御する電子レンジを実現する。【解決手段】加熱室内の食品加熱用マイクロ波を供給するマグネトロン１と、前記加熱室内部の音響状態を検知する複数のマイクロフォン１０、１６と、前記複数のマイクロフォンの出力から加熱室内のスパーク情報を検出する複数の信号処理手段１３、１８と、前記複数の信号処理手段の出力からスパーク発生を判定するスパーク判定手段を有し、スパークに伴い発生する音を複数のマイクロフォン１０、１６で検出し、信号処理手段１３、１８で信号処理し、スパーク判定手段であるマイクロコンピュータ１４により、スパーク判定、マグネトロン１の動作制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
食品を収容する加熱室と、前記加熱室内の食品加熱用マイクロ波を供給するマグネトロンと、前記加熱室内部の音響状態を検知する複数のマイクロフォンと、前記複数のマイクロフォンの出力から加熱室内のスパーク情報を検出する複数の信号処理手段と、前記複数の信号処理手段の出力からスパーク発生を判定するスパーク判定手段を有する電子レンジ。
【請求項２】
複数の信号処理手段の増幅率を異なるものとした請求項１記載の電子レンジ。
【請求項３】
食品を収容する加熱室と、前記加熱室内の食品加熱用マイクロ波を供給するマグネトロンと、前記加熱室内部の音響状態を検知する複数のマイクロフォンと、前記複数のマイクロフォンの出力切換手段と、前記出力切換手段により切替えて入力した各マイクロフォンの出力から加熱室内のスパーク情報を検出する信号処理手段と、前記複数の信号処理手段の出力からスパーク発生を判定するスパーク判定手段を有する電子レンジ。
【請求項４】
複数のマイクロフォンの出力切換手段はアナログスイッチで構成した請求項３記載の電子レンジ。
【請求項５】
複数のマイクロフォンの出力切換手段を一定時間間隔毎に切換える請求項３または４記載の電子レンジ。
【請求項６】
スパーク判定手段は、複数のマイクロフォンからの信号のいずれかの信号が所定回数を計測した時にスパーク発生と判定する請求項１〜５のいずれか１項記載の電子レンジ。
【請求項７】
スパーク判定手段は、スパーク発生を判定する２つの所定値Ｖ１、Ｖ２（Ｖ１＞Ｖ２）を有し、信号処理手段の出力電圧値の検出を所定間隔毎に行い、所定の回数検出したことを計数し、その計数の中でＶ１を超えた時は、計数を初期値に戻し、所定時間内でＶ２からＶ１の間の値を所定回数計数した時にはスパーク発生と判定する請求項１〜６のいずれか１項記載の電子レンジ。
【請求項８】
スパーク判定手段は、各マイクロフォンからの信号処理手段の出力毎にスパーク発生を判定する２つの所定値Ｖ１、Ｖ２（Ｖ１＞Ｖ２）を有し、信号処理手段の出力電圧値の検出を所定間隔毎に行い、所定の回数検出したことを計数し、その計数の中でＶ１を超えた時は、計数を初期値に戻し、所定時間内でＶ２からＶ１の間の値を所定回数計数した時にはスパーク発生と判定する請求項１〜６のいずれか１項記載の電子レンジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱室内での金属接触存在下でのマイクロ波給電に伴い発生するスパークを音で検知する装置を有する電子レンジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子レンジは食品にマイクロ波を吸収させて加熱する装置であるが、金属容器、アルミ箔など調理に伴う金属製品同士の接触、金属装飾した食器の使用時など、金属端面などでスパークが生じる。その時、大きな音や火花が発生するために使用者に不安を与えることがあった。また、スパーク発生時、速やかにマイクロ波の供給を制御しないと、スパークの火花が食品の油に燃え移って発煙するなどの事態も考えられる。そのような事態を避けるため、スパーク音が発生したことを音響センサで検知して電子レンジの制御を行うものが考えられる。従来、加熱室の音響的変動を検知して食品の仕上がり状態を検出しようとする電子レンジは提案されていた（特許文献１参照）。
【０００３】
図９は特許文献１に記載された従来の電子レンジの側面断面図である。マグネトロン１０８で発生したマイクロ波は導波管１０９で加熱庫１１０内部に導かれ。食品１１１に吸収される。食品から発生した蒸気は湿度センサ１１２やサーミスタ１１３によって仕上がりが検知される。また加熱庫１１０の側面に取り付けられたマイクロフォン１１４によって食品１１１の加熱段階で発生する音を検出して食品１１１の仕上がりを検出する。また食品１１１以外からの音（例えば、ファン１１５の風切り音やターンテーブルモータ１１６の駆動音などは、マイク１１７、１１８で検出され、食品１１１の仕上がり音を検知するマイクロフォン１１３のデータと比較される。湿度センサ１１２、サーミスタ１１３、マイクロフォン１１４、１１７、１１８の出力データは検知回路１１９を介して制御部１２０へ入力され、制御部１２０はドライバ１２１を介してマグネトロン１０８の発振を制御する。
【特許文献１】特公平３−２５６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来のマイクロフォンで加熱室内部の食品の仕上がりを検出する構成は、音で加熱室の状態を検出しているとはいうものの、スパーク発生時のことをまったく考慮しておらず、そのままの構成ではスパーク検知を行うことはできなかった。
【０００５】
そこで本考案は、加熱室外部に設置された複数のマイクロフォンで、スパーク音を検出し、スパーク判定、電子レンジの停止などの制御を行うことによって、スパークを確実に検知する構成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】
【０００６】
前記従来の課題を解決するため、食品を収容する加熱室と、加熱室内の食品を加熱するマイクロ波を供給するマグネトロンと、加熱室内部の音響状態を検知する複数のマイクロフォンと、複数のマイクロフォンの出力から加熱室内のスパーク情報を検出する複数の信号処理手段と、複数の信号処理手段の出力からスパーク発生を判定するスパーク判定手段を有するものである。
【発明の効果】
【０００７】
これによって、スパークの発生を複数のマイクロフォンで検知する構成を実現でき、単独のマイクロフォンで検知する時と比べても精度よくスパークを検知することができるよ
うになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、食品を収容する加熱室と、加熱室内の食品を加熱するマイクロ波を供給するマグネトロンと、加熱室内部の音響状態を検知する複数のマイクロフォンと、複数のマイクロフォンの出力から加熱室内のスパーク情報を検出する複数の信号処理手段と、複数の信号処理手段の出力からスパーク発生を判定するスパーク判定手段を有するものであり、複数のマイクロフォンでスパーク発生を検出し、それぞれの信号処理回路で信号処理を行うので信頼性の高いスパーク検知を行う事ができる。              
【０００９】
第２の発明は、特に第１の発明において、複数の信号処理手段の増幅率を異なるものとしたものであって、マイクロフォンの位置によって適切な信号処理回路の定数設定を行う事ができる。          
【００１０】
第３の発明は、食品を収容する加熱室と、前記加熱室内の食品加熱用マイクロ波を供給するマグネトロンと、前記加熱室内部の音響状態を検知する複数のマイクロフォンと、前記複数のマイクロフォンの出力切換手段と、前記出力切換手段により切替えて入力した各マイクロフォンの出力から加熱室内のスパーク情報を検出する信号処理手段と、前記複数の信号処理手段の出力からスパーク発生を判定するスパーク判定手段を有するものであり、マイクロフォンは複数個であるが、切換手段によって、信号処理回路は１個を共通使用でき、安価に信号処理回路を構成することができる。
【００１１】
第４の発明は、特に第３の発明において、複数のマイクロフォンの出力切換手段はアナログスイッチで構成したものであり、安価で、インピーダンスの低い安定した切換手段を供給する事が可能である。
【００１２】
第５の発明は、特に第３または４の発明において、複数のマイクロフォンの出力切換手段を一定時間間隔毎に切換えるものであり、複数のマイクロフォンの出力を時系列で信号処理することが可能となる。
【００１３】
第６の発明は、特に第１から５の発明において、複数のマイクロフォンからの信号のいずれかの信号が所定回数を計測した時にスパーク発生と判定するものであり、複数のマイクロフォンでスパーク発生を監視することで信頼性の高いスパーク検知を実現することができる。        
【００１４】
第７の発明は、特に第１から６の発明において、スパーク判定手段は、スパーク発生を判定する２つの所定値Ｖ１、Ｖ２（Ｖ１＞Ｖ２）を有し、信号処理手段の出力電圧値の検出を所定間隔毎に行い、所定の回数検出したことを計数し、その計数の中でＶ１を超えた時は、計数を初期値に戻し、所定時間内でＶ２からＶ１の間の値を所定回数計数した時にはスパーク発生と判定するものであり、マイクロフォンがスパーク以外の高周波の音を検出して信号処理回路が過大出力を出力した時の誤検知を防止するものである。
【００１５】
第８の発明は、スパーク判定手段は、各マイクロフォンからの信号処理手段の出力毎に、スパーク発生を判定する２つの所定値Ｖ１、Ｖ２（Ｖ１＞Ｖ２）を有し、信号処理手段の出力電圧値の検出を所定間隔毎に行い、所定の回数検出したことを計数し、その計数の中でＶ１を超えた時は、計数を初期値に戻し、所定時間内でＶ２からＶ１の間の値を所定回数計数した時にはスパーク発生と判定するものであり、複数のマイクロフォン毎に最適な検知定数を設定し、スパーク検知の精度を高めるものである。            
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の
形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における電子レンジの一部決裁構成図である。
【００１８】
図１において、マイクロ波の発生源であるマグネトロン１で発生したマイクロ波は導波管２内部を通って加熱室３の底面より加熱室３内部の被加熱物４に供給される。またマグネトロン１の冷却用の風を送るファン５、マグネトロン１へ高電圧を供給する部品である高圧トランス６、高圧コンデンサ７、高圧ダイオード８が加熱室３の外部に設置されている。加熱室３の底の外部には、第一のマイクロフォン１０が設置されている。またこの第一のマイクロフォン１０の出力信号は直流分カット用のコンデンサ１２を介して第一の信号処理手段１３に入力され、信号処理され、第一の信号処理手段１３の出力は、スパーク判定手段であるマイクロコンピュータ１４のアナログ／ディジタル変換入力端子１５に入力される。
【００１９】
一方、導波管２の外に置かれた第二のマイクロフォン１６の出力信号は直流分カット用のコンデンサ１７を介して第二の信号処理手段１８に入力され、信号処理され、第二の信号処理手段１８の出力は、スパーク判定手段であるマイクロコンピュータ１４のアナログ／ディジタル変換入力端子１９に入力される。アナログ／ディジタル変換入力端子１５および１９に入力された電圧レベルからスパーク音と判定されたら、マイクロコンピュータ１４のディジタル出力端子２０から信号が出力され、リレー回路（図示せず）を開放し、マイクロ波の発振を停止させる。上記構成で被加熱物４に被せられたアルミ箔２１の端面同士が軽く接触するような状態で発生したスパーク音は第一のマイクロフォン１０あるいは第二のマイクロフォン１６で検知され、第一の信号処理手段１３あるいは第二の信号処理手段１８によって信号が処理され（増幅、フィルタリング、整流、平滑）、スパーク判定手段であるマイクロコンピュータ１４でスパーク発生と判定、マイクロ波の発振停止動作が行われることになる。
【００２０】
図２には第一の信号処理手段１３の回路図を示す。第二の信号処理手段１８も内部は同じ構成をしている。
【００２１】
第一のマイクロフォン１０の出力はコンデンサ１２によって直流成分がカットされ、増幅器２２の入力になり、以降の信号処理がしやすく、信号が飽和してしまわない電圧に増幅される（図２では５０倍）。増幅器２２の出力は初段のハイパスフィルタ２３、次段のハイパスフィルタ２４を経由して、１０ｋＨｚ以下の信号を減衰させる。縦続接続されたハイパスフィルタ２３、２４によって、ファン５による風切音などの低周波の音の信号は除去される。なお、図２では初段のハイパスフィルタ２３のカットオフ周波数は９．４ｋＨｚ、次段のハイパスフィルタ２４のカットオフ周波数は１４．５ｋＨｚに設定している。
【００２２】
ここで、ハイパスフィルタ２４の出力は２．５Ｖを基準に上下に振れた信号となっている。半波整流回路２５はダイオード２６、２７とオペアンプ２８によって構成され、入力電圧を、２．５Ｖを基準に半波整流を行う。半波整流回路２５出力は、バッファー回路２９を介して、抵抗３０とコンデンサ３１で構成された平滑回路３２に入力され、平滑回路３２の出力はマイクロコンピュータ１４のアナログ／ディジタル変換入力端子１５に入力される。一方、第二のマイクロフォン１６の出力信号は直流分カット用のコンデンサ１７を介して第二の信号処理手段１８に入力され、信号処理され、第二の信号処理手段１８の出力は、スパーク判定手段であるマイクロコンピュータ１４のアナログ／ディジタル変換入力端子１９に入力される。
【００２３】
また、第一の信号処理手段１３の増幅度は５０倍として説明したが、第二の信号処理手段１８も同じ増幅度である必要はなく、むしろ第二のマイクロフォン１６の感度に応じた増幅度を設定する方が論理にかなっており、それは増幅器２２の初段に相当する抵抗の抵抗値を変更することにより簡単に行う事ができる。即ち、２００オームであれば、５０倍であるが、１００オームに変更すれば、１００倍にすることができる。これらの抵抗値は第一および第二のマイクロフォン１０、１６の設置位置と加熱室３の構造等に依存するスパーク音の大きさを勘案して決定されるものである。
【００２４】
図３に第一および第二の信号処理手段１３、１８の総合ハイパスフィルタの周波数特性を示す。図３に示すように、１０ｋＨｚ以下で、周波数が１桁変わると６０ｄＢ程度減衰する大きな減衰特性を実現している。このように１０ｋＨｚ以上を通過域とするハイパスフィルタ特性が有効なのは、スパーク音と実際の調理に発生する音の周波数分析の結果、スパーク音には１０ｋＨｚ以上の成分が顕著であることが分かったことによる。
【００２５】
また図４は半波整流回路２５の波形で、（ａ）は入力波形、（ｂ）は出力波形を示す。出力波形はバッファー回路２９を介して平滑回路３２に入力される。半波整流回路の動作基準電圧は２．５Ｖなので、平滑回路３２も２．５Ｖを最低レベルとして動作する。
図１で示したように、加熱室３内のスパーク発生を二つのマイクロフォン１０および１６で検知することによって信頼性の高いスパーク検知を実現することができる。違う場所に設置された２つのマイクロフォン１０および１６は局部的に発生したスパークをいずれかで捉え、それぞれ信号処理することによって、単独のマイクロフォンで検知する場合に比してスパーク検知の正確性を大いに向上させることが可能となる。
【００２６】
（実施の形態２）
図５は本発明の第２の実施の形態における電子レンジの一部決裁構成図である。
【００２７】
実施の形態１との違いは、第一のマイクロフォン１０および第二のマイクロフォン１６で捉えたスパーク信号出力を出力切換手段であるアナログスイッチ３３と３４で切換え、同一の信号処理回路３５で処理するようにした点にある。第一のマイクロフォン１０とコンデンサ１２の間にはアナログスイッチ３３が、第二のマイクロフォン１６とコンデンサ１２の間にはアナログスイッチ３４が設置され、それぞれマイクロコンピュータ１４のスイッチ制御端子３６、３７の出力によって開閉される構成となっている。マイクロコンピュータ１４がスイッチ制御端子３６、３７の出力を相互にｈｉｇｈとｌｏｗに切換えることによって、第一のマイクロフォン１０および第二のマイクロフォン１６の出力信号はコンデンサ１２介して信号処理手段３５につなげられる。
【００２８】
このようにアナログスイッチ３３と３４によって信号を切換えることによって、信号処理手段３５は一個で済むことになり、回路全体を安価で、簡単な構成で作成することができる。また本実施の形態ではアナログスイッチ３３と３４で信号を切換える構成としたが、他の電子式切換手段、リレー接点等の機械式切換手段でも特に問題なく使用でき、回路の簡素化の利点を損なうことはない。
【００２９】
図６はスイッチ制御端子３６、３７の出力を示すタイムチャートである。ここで（ａ）並びに（ｃ）区間は第一のマイクロフォン１０の出力が信号処理され、（ｂ）並びに（ｄ）区間は第二のマイクロフォン１６の出力が信号処理される区間を示す。スイッチ制御端子３６、３７から一定時間ごとにｈｉｇｈとｌｏｗの信号を交互に出すことによって、第一および第二のマイクロフォン１０、１６の検知信号を切換えて信号処理を行っている。時間間隔は、１〜２秒毎に切換えを行えば、スパークの処理になんら問題はない。このように別々に置かれた複数のマイクロフォンの信号を切換手段によって切換えることによって、信号処理手段３５は一個で済むことになり、回路全体を安価で、簡単な構成で作成す
ることができる。
【００３０】
（実施の形態３）
次に、図７は本発明の第３の実施の形態におけるスパーク発生時の平滑回路３２の出力波形でありＶ２はスパーク判定電圧である。またスパークは一定時間間隔（１０ミリ秒）毎に検出されることとしている。スパーク発生現象は、微小時間でみると断続して起こっており、基準電圧Ｖ２を設定して、その電圧を一定時間（たとえば１秒間）中にＶ２を上回った回数を計数してスパーク発生と判断するものである。このように断続現象を一定値Ｖ１を境に上回った回数（例えば１秒間に５０回）を判定することによって、スパークの発生を確実に捉えることができる。
【００３１】
一方、図８も本発明の第３の実施の形態におけるタイマーの終了報知のベル音（いわゆるチン音）検知時の平滑回路３２の出力波形である。Ｖ２はスパーク判定電圧であり、Ｖ１（Ｖ１＞Ｖ２）は上限電圧である。チン音は、金属を槌で叩くいわゆる金属音であり、スパーク成分に相当する１０ｋＨｚ以上の成分が多く含まれており、平滑回路３２の出力も大きなものとなる。したがって単にＶ１を上回った回数だけを計数してスパーク発生を判定すると誤検知の恐れが生じる。しかしこのチン音の特徴は、平滑回路３２の出力としては大きいが、持続時間は短く（５０ミリ秒程度）、その差を検出して、スパークとの区別を行う。実際には、Ｖ１を上回った時は計数を初期値に戻す。このようにすると、平滑回路３２出力がＶ１を上回っている時は計測が行われず、Ｖ２からＶ１の間に相当する電圧出力時の計数回数は少なくなるのでスパーク発生と区別を行うことができる。また、チン音に限らず、一過性の高周波ノイズに対しても有効な誤動作を低減できる判定方式となる。
【００３２】
第一のマイクロフォン１０および第二のマイクロフォン１６からの入力信号に対して独立にＶ１およびＶ２の値を決めることによって、それぞれの音響特性、位置にふさわしい定数を設定することができ、スパーク検知感度、精度の最適化を図ることが可能となる。
【００３３】
このように本実施の形態の電子レンジでは、加熱室内のスパークに伴う音情報を複数のマイクロフォンで検知し、マグネトロン発振を制御することができるので、安全で、信頼性の高い電子レンジを実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明にかかる音によるスパークの検知方法は、電子レンジ調理だけでなく、マイクロ波を用いて加熱機器一般にも安全装置として利用でき、異常動作防止用センサなどとしても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明第１の実施の形態における電子レンジの一部決裁構成図
【図２】同第１の実施の形態における第一の信号処理手段の回路図
【図３】同第１の実施の形態におけるハイパスフィルタの周波数特性図
【図４】（ａ）同第１の実施の形態における半波整流回路の入力波形図（ｂ）同出力波形図
【図５】本発明第２の実施の形態における電子レンジの一部決裁構成図
【図６】同第２の実施の形態におけるスイッチ制御端子の出力を示すタイムチャート
【図７】本発明第３の実施の形態におけるスパーク発生時の平滑回路の出力波形図
【図８】同第３の実施の形態におけるタイマーの終了報知のベル音検知時の平滑回路の出力波形図
【図９】従来の電子レンジの側方断面図
【符号の説明】
【００３６】
１  マグネトロン
３  加熱室
６  高圧トランス
７  高圧コンデンサ
８  高圧ダイオード
１０  第一のマイクロフォン
１２、１７  コンデンサ
１３  第一の信号処理手段
１４  マイクロコンピュータ（スパーク判定手段）
１６  第二のマイクロフォン
１８  第二の信号処理手段
２２  増幅器
２３、２４  ハイパスフィルタ
３２  平滑回路
３３、３４  アナログスイッチ（出力切換手段）
３５  信号処理手段
３６、３７  スイッチ制御端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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