JP3316926B2 - 調理器具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子レンジ、オーブ
ン、グリル等において食品の温度を検出し、自動調理等
を目的とした調理器具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の調理器具（ここではオー
ブンレンジ）は図６に示すように構成されていた。１は
調理室であり、調理室１の底部には食品２が載置され、
調理室１の外側には調理室１内に導入する加熱用のマイ
クロ波を発振するマグネトロン３が配設されている。ま
た調理室１の上方には食品２の温度を検出する赤外線温
度センサ４が配設されている。このように構成された調
理器具では、食品２を調理する場合、マグネトロン３か
ら発振されたマイクロ波が調理室２内に導入され、導入
されたマイクロ波によって食品２が加熱調理され、赤外
線温度センサ４から検出される食品２の温度が予め定め
た温度に達すると調理を終了するものである（例えば特
開平４−２２２３２１号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の調理
器具では食品温度を正確に検出できない場合がある。調
理室１内部あるいはその周辺は雰囲気温度が安定しな
い。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調理室１の壁面の温度上昇等で加
熱調理中は赤外線温度センサの雰囲気は１ｄｅｇ／分程
度で常に上昇し続け一般的な調理時間である数分から十
数分の間では安定することはない。この雰囲気温度の不
安定な状態では、赤外線温度センサ近辺で雰囲気温度の
応答の違いがあると赤外線温度センサ近辺の温度が不均
一となって温度検出誤差が発生する。

【０００４】また、マグネトロンを冷却するために風を
送ったり、あるいは赤外線温度センサ周囲の雰囲気が上
昇した場合に赤外線温度センサ自身を保護するために風
を送るなど赤外線温度センサ近辺では風が流れている場
合が多い。この状況下で使用すると風の影響により赤外
線温度センサ近辺の温度が不均一になり温度検出誤差が
発生する。

【０００５】また、赤外線温度センサから得られる出力
信号は一般にはごく微小の電気信号でありそれに対しマ
グネトロン３を駆動する電流、風を送るためのモータを
駆動する電流等は比較的大きいものでそのスイッチング
によるノイズは温度検出誤差となる。そのためにできる
だけ赤外線温度センサ近辺に電気回路を設け増幅したい
のであるが、この場合電気部品の発熱の問題があり電気
部品の発熱により赤外線温度センサ近辺の温度が不均一
になり温度検出誤差が発生する。これら温度検出誤差は
いずれも使用者にとって不本意な調理の原因となるもの
であり、本発明は上記課題を解決するもので、良好な調
理のために正確に食品の温度を検出することを目的と
し、特に、雰囲気温度の変化の影響を受けにくくするこ
とを第１の目的とする。

【０００６】また風の影響を受けにくくすることを第２
の目的とする。またノイズの影響を受けにくく、且つ電
気部品の発熱の影響を受けにくくすることを第３の目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の調理器具は食品を加熱する加熱手段と、食品
の温度を検出する温度検出器と、前記温度検出器の出力
信号により前記加熱手段の駆動を制御する制御手段を有
し、前記温度検出器は食品から放射される赤外線を検出
する赤外線検出素子と、前記赤外線検出素子と熱的に接
触し、かつ熱伝導性に優れた材質よりなるホルダーと、
前記赤外線検出素子および前記ホルダーを収納するケー
スよりなり、前記ケースは食品から赤外線が前記赤外線
検出素子に至る通路となる赤外線通過口と、前記ホルダ
ーと前記ケース周囲空気が接するように通風口を設けた
ことを第１の課題解決手段としている。

【０００８】また本発明の調理器具は温度検出器のケー
ス内部に赤外線通過口と通風口を含む一方と赤外線検出
素子を含む他方とに仕切る仕切板を設けたことを第２の
課題解決手段としている。

【０００９】また本発明の調理器具は赤外線検出素子の
出力信号を増幅する増幅回路をケース内部に有し、前記
増幅回路に供給する電源回路を前記ケースの外部に設け
たことを第３の課題解決手段としている。

【００１０】

【作用】本発明の調理器具は上記した第１の課題解決手
段により、食品から放射される赤外線はその一部は赤外
線通過口から赤外線検出素子に至り、それ以外はケース
により遮断される。一方、周囲空気が通風口から熱伝導
性の良いホルダーを介して赤外線検出素子にすばやく伝
わり、赤外線検出素子は周囲空気と食品との温度差に応
じた電気信号を出力し、その電気信号により制御手段が
加熱手段を制御する。

【００１１】また本発明の調理器具は上記した第２の課
題解決手段により、通風口等より流入する周囲空気の流
れ、即ち風は赤外線検出素子には至らぬよう仕切板で遮
断される。

【００１２】また本発明の調理器具は上記した第３の課
題解決手段により、ケース外部に設けられた電源回路に
よりケース内部に電源が供給され、ケース内部では赤外
線検出素子より出力される電気信号を増幅回路により処
理する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。なお、従来例と同じ構成のものは同一符号を付
して説明を省略する。

【００１４】本実施例では、調理器具として、オーブン
レンジに応用した例について説明する。図１において、
５は温度検出器で非接触で食品２の温度に応じた電気信
号を出力する。６は演算手段で温度検出器５からの電気
信号を処理して食品２の温度を演算する。７は制御手段
で演算手段６から得られる食品２の温度によりマグネト
ロン３の入切制御あるいはパワー制御等を行う。８は操
作手段で使用者が調理開始あるいは調理モードの設定操
作等を行うもので、この操作情報は制御手段７に出力さ
れる。９はターンテーブルで食品２を均一に加熱するた
めに回転する。

【００１５】次に温度検出器５の構造を図２を用いて説
明する。１０は食品２から放射される赤外線を熱電変換
する赤外線検出素子でサーモパイル型とよばれるもので
ある。食品２の温度に応じて変わる赤外線量を熱接点１
０Ａ、冷接点１０Ｂ間に発生する電圧により冷接点１０
Ｂと食品２との温度差を検出するものである。熱接点１
０Ａはヒートシンク１１の空孔部に位置させ冷接点１０
Ｂはヒートシンク１１と熱的に接続して保持され、アル
ミニウムのキャン１２内に収容されている。キャン１２
の一方には赤外光を通過させる窓１３が設けてあり、特
定の周波数帯を通すフィルタ１４を設けていて、他方に
は出力ピン１５が延出していて、プリント基盤１６と電
気的に接続している。１７は冷接点１０Ｂの温度を検出
する温度検出素子でサーミスタ等で構成されていてキャ
ン１２に密着しプリント基盤１６と電気的に接続してい
る。

【００１６】１８は赤外線検出素子１０を収容したキャ
ン１２を保持する円筒状のホルダーで、１９はレンズで
赤外線検出素子１０に入射する赤外光の角度を絞るため
に設けたものでホルダーキャップ２０により固定されて
いる。ホルダー１８が食品から輻射熱を受けるとそれが
温度検出誤差発生の要因となるので、食品から直接赤外
光がホルダー１８にあたらないようホルダー１８をケー
ス２１に収納している。またレンズ１９も食品からの輻
射熱の影響を受けるのでこれはすばやく冷接点１０Ｂに
熱伝導させるためにホルダー１８は熱伝導性の良い材
料、例えばアルミニウム等で構成している。

【００１７】更に赤外線検出素子１０からの出力信号、
温度検出素子１７からの出力信号はプリント基盤１６よ
りコネクタ２２、リード線２３を通してケース外に流れ
信号処理するものである。ケース２１は赤外線通過口２
１Ａが開口され、またホルダー１８全体を支持するため
にプリント基盤１６を固定する基盤支持部２１Ｂを設け
ている。またケース２１には通風口２１Ｃを設けてい
る。通風口２１Ｃは食品から放射される赤外線が直接ホ
ルダー１８およびレンズ１９、キャップ２０に当たりに
くい位置または当たっても食品の温度測定に影響しない
程度の大きさで開口されている。図３の斜視図で説明す
るとケース２１は直方体でその１面には食品から放射さ
れる赤外線が通過する赤外線通過口２１Ａがあり、その
側面に通風口２１Ｃが開口している。図示していないが
通風口２１Ｃは四方にある。

【００１８】ケース２１が直方体であること、赤外線通
過口２１Ａ、通風口２１Ｃが円形であることは本発明を
拘束するものではなく、例えば円筒のケースであった
り、角穴であったり多数の開口部があっても構わない。
またケースを二重構造にして段違いの開口部にした通風
口にして赤外線の入射を遮断してもよい。この構成でケ
ース２１の外の雰囲気温度が変化した場合、即ち調理室
１の周囲温度が変化した場合熱接点１０Ａには雰囲気温
度の影響がケース２１からプリント基盤１６へ伝わる
か、またはリード線２３あるいはリード線２３を引き出
すためのケース２１の開口部からプリント基盤１６へ伝
わり、キャン１２のプリント基盤との接着部が影響を受
けその輻射熱の影響を受けるのが大きな原因となる。

【００１９】一方冷接点１０Ｂには雰囲気温度の影響は
直接ホルダー１８からキャン１２、ヒートシンク１１を
介して影響を受けるのが大きな原因となる。ここでホル
ダー１８はアルミニウム等の熱伝導性の良い材料で構成
されているため冷接点１０Ｂにも雰囲気温度の変化を熱
接点１０Ａと同様に十分応答良く熱伝導させることがで
きる。

【００２０】従って熱接点１０Ａ、冷接点１０Ｂにほぼ
同等の応答で雰囲気温度の変化が影響することになる。
また熱接点１０Ａ、冷接点１０Ｂと同等の応答で温度検
出素子１２も雰囲気温度の影響を受け、冷接点１０Ｂの
温度に応じた出力を温度検出素子１２より得ることがで
き、食品と冷接点１０Ｂとの温度差に応じた出力電圧を
熱接点１０Ａ、冷接点１０Ｂ間に発生する。

【００２１】図１の演算手段６はこの出力電圧により赤
外線検出素子１０により冷接点１０Ｂと食品との温度差
を演算し、温度検出素子１７で冷接点１０Ｂの温度を換
算しそれを加算することで食品の温度を演算するもので
ある。

【００２２】使用者は調理室１に食品２を入れターンテ
ーブル９上に載置し操作手段８で調理開始を指示する
と、制御手段７がマグネトロン３を駆動して食品２の加
熱調理を始める。食品２が加熱され温度上昇するとそれ
に応じ温度検出器５からの出力信号が変化し演算手段６
が食品２の温度を演算して制御手段７に出力する。制御
手段７は演算手段６から得られる食品２の温度が予め定
めた設定温度に達するとマグネトロン３の駆動を停止す
る。

【００２３】ここで設定温度は操作手段８により使用者
が設定できるものであっても構わないし、温度検出器５
で検出できる食品２の初期温度により例えば冷凍食品の
温度であれば解凍適温、冷蔵庫内程度の温度であれば牛
乳あたため適温等と決まるものであっても構わない。ま
た制御手段７は演算手段６の結果により食品２の温度上
昇から予め定めた別の温度に達した時点で能力を下げた
り断続駆動にするなどして食品２の温度を均一にするな
どの制御も行う。

【００２４】更に図２に示すように本発明では風を遮る
仕切板２４を設けている。図２の破線Ａにおける断面図
を図４に示す。図４に示すように仕切板２４はホルダー
１８と密着して覆いケース２１にも密着している。即ち
赤外線通過口２１Ａ、通風口２１Ｃより流入する空気が
赤外線検出素子１０、キャン１２、プリント基盤１６、
および温度検出素子１７に直接流れ込まないように構成
しているので、風の影響による誤差の発生を最小限に抑
えることが可能となる。またこの構成は同時にホルダー
１８およびキャン１２、赤外線検出素子１０等を固定す
ることもできるので、振動等により食品の視点が振れ誤
差が発生することを防止する効果もあり、また水分、油
分等がプリント基盤７に付着するなどして発生する故障
原因を防止する効果もある。

【００２５】図５に赤外線検出素子１および温度検出素
子８の出力信号を処理し食品の温度を検出する検出回路
例を示す。検出回路はケースの外部に設けた演算手段
６、電源回路２５、ケース内部のプリント基盤上に設け
た内部信号処理回路２６より構成している。電源回路２
５は、交流電源２６よりトランス２７を介しダイオード
２９、３０、３１、３２より成るブリッジ回路で全波整
流しコンデンサ３３で平滑化し直流電源としている。更
に三端子レギュレータ３４とコンデンサ３５で安定化し
た直流電源を演算手段６と内部信号処理回路２６に供給
する。内部信号処理回路２６ではコンデンサ３６で再度
直流電源を安定させる。内部信号処理回路２６は赤外線
温度検出素子１０の出力信号を増幅する増幅回路３７を
含む。増幅回路３７はオペアンプ３８、３９と抵抗４
０、４１、４２、４３より構成されている。直流電源を
抵抗４０、４１で分圧し、中点電位をオペアンプ３８で
ボルテージフォロワし基準電位をつくっている。この基
準電位が赤外線検出素子１０の冷接点１０Ｂと接続し熱
接点１０Ａがオペアンプ３９の非反転入力端子に接続し
ている。

【００２６】またオペアンプ３９の反転入力端子は抵抗
４２を介して基準電位に接続しまた抵抗４３を介し出力
端子に接続している。即ち熱接点１０Ａと冷接点１０Ｂ
との間に発生する電圧が抵抗４２、４３で決まる増幅率
で増幅することになり、食品の温度が冷接点１０Ｂより
高いときには基準電位より高い電圧、低いときには基準
電位より低い電圧として温度差にほぼ比例した電圧を得
ることができる。

【００２７】ここでキャン１２から電源のグランドに接
続しているが、これはノイズ除去とプリント基盤の温度
を銅箔よりすばやくキャン１２に熱伝導させる効果があ
る。また内部信号処理回路２６は温度検出素子１７の信
号も処理するもので、温度検出素子１７はここではサー
ミスタで構成していて、抵抗４４と直列回路を形成して
電源に接続している。サーミスタ１７と抵抗４４との中
点電位により冷接点１０Ｂの温度を検出することができ
る。温度検出素子はサーミスタを使わずとも可能で半導
体を使う方法などもある。演算手段６はＡＤ変換回路４
５と演算回路４６より構成されるもので、食品と冷接点
１０Ｂとの温度差に応じ増幅された電圧と冷接点１０Ｂ
の温度に応じて得られる電圧をＡＤ変換回路４５でデジ
タル化し、マイクロコンピュータ等より成る演算回路４
６で適切なパラメータを乗算し加算して食品の温度とし
て演算する。

【００２８】電源回路２５と内部信号処理回路２６の接
続および内部信号処理回路２６と演算手段６はリード線
２３にてケース内外の接続をしている。この構成で、特
に発熱を起こしやすい部品のトランス２８、ダイオード
２９、３０、３１、３２、三端子レギュレータ３４をケ
ース外部に設けているので、ケース内部で発熱の影響に
より誤差が発生することを防止できている。ここで、Ａ
Ｄ変換回路４５、演算回路４６をケース外部に設けたこ
とは本発明を拘束するものでなくケース内部にあっても
構わないが、ケース外部に設けることでケース全体を小
型化できる効果がある。

【００２９】以上の説明はサーモパイル型の赤外線検出
素子で行ったが、焦電型でも同様の効果があり、この場
合にはヒートシンク１１、キャン１２を駆動部を有する
チョッパに置き換えれば良い。さらに、赤外線検出素子
としては上記以外に硫化鉛（Ｐｂｓ）などの熱抵抗変化
形の赤外線検出素子等を用いてもよい。

【００３０】また温度検出手段を１個で説明したが、複
数にしたりあるいは１個でも走査するなどして複数箇所
の食品温度を検出してその最高温度や最低温度あるいは
平均温度処理して食品の仕上がりを良くすることもでき
る。また電子レンジ以外でもオーブントースターやガス
テーブルなどでも応用可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように本発明
によれば、食品から放射される赤外線はその一部は赤外
線通過口から赤外線検出素子に至り、それ以外はケース
により遮断され、周囲空気が通風口から熱伝導性の良い
ホルダーを介して赤外線検出素子にすばやく伝わり、赤
外線検出素子は周囲空気と食品との温度差に応じ熱電変
換した電気信号を出力する温度検出手段を有し、その温
度検出手段の信号により制御手段が加熱手段を制御する
ので、周囲空気の温度変化があってもすばやく赤外線検
出素子に熱伝導させることができ周囲空気の温度変化の
影響による誤差発生を最小限に抑え、良好な調理を実現
できる。

【００３２】また本発明によれば、通風口等より流入す
る周囲空気の流れ、即ち風は赤外線検出素子には至らぬ
よう仕切板で遮断されるので、風の影響による誤差発生
を抑えることも可能で、良好な調理を実現できる。

【００３３】また本発明によれば、ケース外部に設けら
れた電源回路によりケース内部に電源が供給され、ケー
ス内部では赤外線検出素子より熱電変換され出力される
電気信号を増幅回路により処理するので、赤外線検出素
子より直接出力される微小電圧がケース外部に出ること
はなくノイズの影響による誤差を低減でき、且つ、ケー
ス内部の部品の発熱による誤差発生を抑えることも可能
で、良好な調理を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の調理器具の構成ブロック図

【図２】同実施例の調理器具における温度検出器の断面
図

【図３】同実施例の調理器具における温度検出器の斜視
図

【図４】同実施例の調理器具における温度検出器の要部
断面図

【図５】同実施例の調理器具の電気回路図

【図６】従来例の調理器具の構成ブロック図

【符号の説明】

３ 加熱手段 ５ 温度検出器 ７ 制御手段 １０ 赤外線検出素子 １８ ホルダー ２１ ケース ２１Ａ 赤外線通過口 ２１Ｃ 通風口 ２４ 仕切板 ２５ 電源回路 ３７ 増幅回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24C 7/02 330 F24C 7/02 320 G05D 23/19

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 食品を加熱する加熱手段と、食品の温度
   を検出する温度検出器と、前記温度検出器の出力信号に
   より前記加熱手段の駆動を制御する制御手段を有し、前
   記温度検出器は食品から放射される赤外線を検出する赤
   外線検出素子と、前記赤外線検出素子と熱的に接触し、
   かつ熱伝導性に優れた材質よりなるホルダーと、前記赤
   外線検出素子および前記ホルダーを収納するケースより
   なり、前記ケースは食品から赤外線が前記赤外線検出素
   子に至る通路となる赤外線通過口と、前記ホルダーと前
   記ケース周囲空気が接するように通風口を設け、前記ケ
   ース内部には前記赤外線通過口と前記通風口を含む一方
   と前記赤外線検出素子を含む他方とに仕切る仕切板を設
   けた調理器具。
2. 【請求項２】 赤外線検出素子の出力信号を増幅する増
   幅回路をケース内部に有し、前記増幅回路に供給する電
   源回路を前記ケースの外部に設けてなる請求項１記載の
   調理器具。