JP6823152B2

JP6823152B2 - 加熱調理器

Info

Publication number: JP6823152B2
Application number: JP2019230007A
Authority: JP
Inventors: 武史坂口; 山下　太一郎; 太一郎山下
Original assignee: Hitachi Global Life Solutions Inc
Current assignee: Hitachi Global Life Solutions Inc
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2021-01-27
Anticipated expiration: 2035-03-16
Also published as: JP2020041798A

Description

本発明は加熱調理器に係り、特に加熱室に入れて加熱される被加熱物（食品）の温度を測定するための赤外線センサを備えた加熱調理器に関する。

特許文献１と特許文献２で知られている公知技術では、加熱室内の食品の温度を検知する赤外線センサは、加熱室の全域の温度を検出できるように、直線状に整列した複数の赤外線検出素子を有した赤外線センサを加熱室の奥壁面もしくは天面と奥壁面との角部に設け、前記赤外線センサを加熱室の前後方向は、前記直線状に整列した複数の赤外線検出素子で同時に複数個所の温度を検出し、前記加熱室の左右方向は、前記赤外線センサを左右に揺動し、左右方向に赤外線センサを揺動してスキャンすることで加熱室内の複数の温度を測定するものである。

また、特許文献３は、直線状に整列した複数の赤外線検出素子を設けた赤外線センサを右側面に取り付け、加熱室の奥側から手前側にスキャンして加熱室内の複数の温度を測定するものである。

特開２００３−３３６８４９号公報特開２００９−２４９１５号公報特開２００８−２１８３１９号公報

上記特許文献１と２に示す赤外線センサは、加熱室の底面に載置された被加熱物の温度を検出する時、加熱室の奥壁面上部の斜め上から赤外線センサを左右方向に揺動して温度測定することになる。
その場合、前記赤外線センサは、加熱室の前後方向には、直線状に整列した複数の赤外線検出素子によって前記斜め上から検出する検出角度は固定されているため検出箇所は制限される。左右方向については、前記直線状に整列した複数の赤外線検出素子を設けた赤外線センサを左右に揺動して加熱室内の複数個所の温度を逐次測定するため、左右方向には測定箇所を好みに応じて測定点を荒くも細かくも測定可能である。
また、上記特許文献３に示す赤外線センサは、加熱室の底面に載置された被加熱物の温度を検出する時、加熱室の側面上部の斜め上から赤外線センサを前後（手前側と奥側）方向に揺動して温度測定することになる。
その場合、前記赤外線センサは、加熱室の左右方向には、直線状に整列した複数の赤外線検出素子によって前記斜め上から検出する検出角度は固定されているため検出箇所は制限さる。前後方向には、前記直線状に整列した複数の赤外線検出素子を設けた赤外線センサを前後に揺動して加熱室内の複数個所の温度を逐次測定するため、前後方向には測定箇所を好みに応じて測定点を荒くも細かくも測定可能である。

ここで、加熱室の中央部に載置したコップに入れた被加熱物（例えば牛乳）の温度を検出する場合、コップに入れられた被加熱物が赤外検出素子の視野角内に入るように、コップの上から被加熱物を覗き見る方向に赤外線素子の向きを向ける必要が有る。

また、斜め上方から被加熱物の温度を検出する場合は、高さの異なる容器に入れられた被加熱物の温度を検知するには、前記容器毎に異なる高さに位置する開口部から被加熱物の温度を検出できるように、前記容器の高さに温度を測定できる構成にする必要が有る。

前述した各特許文献に示されている赤外線センサの構造では、被加熱物の温度を検出するのに温度の影響を受ける場合が有る。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、被加熱物を入れて加熱するとともに、天面に観測窓を有する加熱室と、前記被加熱物を加熱する加熱手段と、前記被加熱物の温度を検知する赤外線センサと、該赤外線センサを収めるとともに、該赤外線センサを臨ませる窓部と、この窓部以外に外形が円弧状となる円弧状部を有するユニットケースと、該ユニットケースの円弧状部に対向する円弧状の内面を備え、該円弧状の内面に前記観測窓を開口した観測部と、前記赤外線センサの検知温度に基づき前記加熱手段を制御する制御手段と、を備え、前記観測部は、加熱室の内方向に突出しており、前記ユニットケースを回動させることにより、前記窓部を前記観測窓に臨ませる状態と、前記円弧状部を前記観測窓に臨ませる状態をとるものである。

本発明によれば、被加熱物の温度検出に優れ、さらに赤外線センサは温度の影響に対しても配慮された加熱調理器とすることができる。

本発明の実施例に係る加熱調理器の正面斜視図。本発明の実施例に係る加熱調理器の外枠を外した後方斜視図。図１のＡ−Ａ断面図。図３断面図を使用した赤外線センサの動作説明図。基準位置を示す赤外線センサ部の説明用の拡大図。終点位置を示す赤外線センサの説明用の拡大図。観測窓を閉めた状態を示す赤外線センサの説明用の拡大図。

以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。

以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。
図１から図３は、本実施例の主要部分を示すもので、図１は加熱調理器本体を前面側から見た斜視図、図２は同本体の外枠を除いた状態で後方側から見た斜視図、図３は図１のＡ−Ａ断面図である。
図において、加熱調理器の本体１は、加熱室２８の中に加熱する食品を入れ、マイクロ波やヒータの熱、過熱水蒸気を使用して食品を加熱調理する。
ドア２は、加熱室２８の内部に食品を出し入れするために開閉するもので、ドア２を閉めることで加熱室２８を密閉状態にし、食品を加熱する時に使用するマイクロ波の漏洩を防止し、ヒータの熱や過熱水蒸気を封じ込め、効率良く加熱することを可能とする。
取っ手９は、ドア２に取り付けられ、ドア２の開閉を容易にするもので、手で握りやすい形状になっている。
ガラス窓３は、調理中の食品の状態が確認できるようにドア２に取り付けられており、ヒータ等の発熱による高温に耐えるガラスを使用している。
入力手段７１は、ドア２の前面下側の操作パネル４に設けられ、マイクロ波加熱やヒータ加熱等の加熱手段や加熱する時間等と加熱温度の入力するための操作部６と、操作部６から入力された内容や調理の進行状態を表示する表示部５とで構成されている。外枠７は、加熱調理器の本体１の上面と左右側面を覆うキャビネットである。
水タンク４２は、加熱水蒸気を作るのに必要な水を溜めておく容器であり、加熱調理器の本体１の前面下側に設けられ、本体１の前面から着脱可能な構造とすることで給水および排水が容易にできるようになっている。
後板１０は、前記したキャビネットの後面を形成するものであり、上部に外部排気ダクト１８が取り付けられ、食品から排出した蒸気や本体１の内部の部品を冷却した後の冷却風（廃熱）３９を外部排気ダクト１８の外部排気口８から排出する。
機械室２０は、加熱室底面２８ａと本体１の底板２１との間の空間部に設けられ、底板２１上には食品を加熱するためのマグネトロン３３、マグネトロン３３に接続された導波管４７、制御基板２３、その他後述する各種部品、これらの各種部品を冷却するファン装置１５等が取り付けられている。加熱室底面２８ａは、略中央部が凹状に窪んでおり、その中に回転アンテナ２６が設置され、マグネトロン３３より放射されるマイクロ波エネルギーが導波管４７、回転アンテナ２６の出力軸４６ａが貫通する開孔部４７ａを通して回転アンテナ２６の下面に流入し、該回転アンテナ２６で拡散されて加熱室２８内に放射される。回転アンテナ２６の出力軸４６ａは回転アンテナ駆動手段４６に連結されている。
ファン装置１５は、底板２１に取り付けた冷却モータに取り付けられた冷却ファンとで構成する。このファン装置１５によって発生する冷却風３９は、機械室２０内の自己発熱するマグネトロン３３やインバータ基板（図示無し）、重量検出手段２５ｃ，２５ｂなどを冷却する。また、加熱室２８の外側と外枠７の間および前記したように熱風ケース１１ａと後板１０の間を流れ、外枠７と後板１０を冷却しながら外部排気ダクト１８の外部排気口８より排出される。さらに、後述する熱風モータ１３を冷却するためのダクト１６ａと、後述する赤外線ケース４８内に収められた赤外線ユニット５０を冷却するためのダクト１６ｂが設けられ、赤外線ユニット５０を冷却した冷却風３９は、加熱室２８内の排熱（水蒸気など）を廃棄する排気ダクト２８ｅの反対側から排出された後外部排気ダクト１８より外に排出される。
加熱室２８の後部には、熱風ユニット１１が取り付けられ、該熱風ユニット１１内には加熱室２８内の空気を効率良く循環させる熱風ファン３２が取り付けられ、加熱室後部壁面２８ｂには空気の通り道となる熱風吸気孔３１と熱風吹出し孔３０が設けられている。
熱風ファン３２は、熱風ケース１１ａの外側に取り付けられた熱風モータ１３の駆動により回転し、熱風ヒータ１４で循環する空気を加熱する。
また、熱風ユニット１１は、加熱室奥壁面２８ｂの後部側に熱風ケース１１ａを設け、加熱室奥壁面２８ｂと熱風ケース１１ａとの間に熱風ファン３２とその外周側に位置するように熱風ヒータ１４を設け、熱風ケース１１ａの後側に熱風モータ１３を取り付け、そのモータ軸を熱風ケース１１ａに設けた穴を通して熱風ファン３２と連結している。
熱風モータ１３は、加熱室２８や熱風ヒータ１４からの熱によって温度上昇するため、それを防ぐために、熱風モータカバー１７によって囲い、略筒状に形成されてダクト１６ａを熱風ケース１１ａと後板１０との間に位置し、ダクト１６ａの上端開口部を熱風モータカバー１７の下面に接続し、下端開口部をファン装置１５の吹出し口に接続し、ファン装置１５からの冷却風３９の一部を熱風モータカバー１７内に取り入れるようにしている。
加熱室２８の加熱室天面２８ｃの裏側には、ヒータよりなるグリル加熱手段１２が取り付けられている。グリル加熱手段１２は、マイカ板にヒータ線を巻き付けて平面状に形成し、加熱室２８の天面裏側に押し付けて固定し、加熱室２８の天面を加熱して加熱室２８内の食品を輻射熱によって焼くものである。
また、加熱室２８の加熱室天面２８ｃの奥側には後述する赤外線ユニット５０が設けられ、赤外線ユニット５０を冷却するために赤外線ケース４８にて覆い、略筒状に形成されてダクト１６ｂを熱風ケース１１ａと後板１０との間に位置し、ダクト１６ｂの上端開口部を赤外線ケース４８の側面に接続し、下端開口部を熱風モータカバー１７上面と接続し、ファン装置１５からの冷却風３９の一部を取り入れるようにしている。
また、加熱室底面２８ａには、複数個の重量検出手段２５、例えば前側左右に右側重量センサ２５ｂ、左側重量センサ（図示無し）、後側中央に奥側重量センサ２５ｃが設けられ、その上にテーブルプレート２４が載置されている。テーブルプレート２４は、食品を載置するためのもので、ヒータ加熱とマイクロ波加熱の両方に使用できるように耐熱性を有し、かつ、マイクロ波の透過性が良い材料で成形されている。
ボイラー４３は、熱風ユニット１１の熱風ケース１１ａの外側面に取り付けられ、飽和水蒸気を熱風ユニット１１内に臨ませ、熱風ユニット１１内に噴出した飽和水蒸気は熱風ヒータ１４によって加熱され過熱水蒸気となる。
ポンプ手段８７は、水タンク４２の水をボイラー４３まで汲み上げるもので、ポンプとポンプを駆動するモータで構成される。ボイラー４３への給水量の調節はモータのＯＮ／ＯＦＦの比率で決定する。
次に、図４〜図７を用いて赤外線ユニットについて詳細を説明する。

５１はモータで、モータ５１の向きは、回転軸５１ａと加熱室奥壁面２８ｂと並行となるように取り付けられている。そして、回転軸５１ａが後述する筒状のユニットケース５４を回転（駆動）させることで、ユニットケース５４に収めた赤外線センサ５２を搭載した基板５３を回転させて赤外線センサ５２のレンズ部５２ａの向きを加熱室底面２８ａの奥側（加熱室奥壁面２８ｂ側）から加熱室開口部２８ｄの高さ方向に下方から３０％程度までの範囲を回転移動して温度を検出できるようにしている。モータ５１はステッピングモータを使用し制御基板２３に設けられた制御部の制御によって回転軸５１ａを正転、逆転、また回転角度を好みに動作可能となっている。
５２は赤外線センサで、赤外線検出素子（例えばサーモパイル）を複数個設けたもので、ここでは、回転軸５１ａの鉛直方向に一列に８素子整列した赤外線センサを使用している。そのため、加熱室底面２８ａの左右方向は一度に前記複数個所の温度の検出が可能であり、加熱室２８の奥側（加熱室奥壁面２８ｂ側）から前側（ドア２側）にかけては、赤外線センサ５２を回転させることで加熱室底面２８ａの全域の温度を検出するものである。
５４は筒状のユニットケースで、最大径部に基板５３を配置し赤外線センサ５２のレンズ部５２ａを臨ませる窓部５４ａを設けている。また、ユニットケース５４の材料にはカーボンを含ませることでユニットケース５４の特性を導電材とすることで外来ノイズのユニットケース５４内への侵入を防止している。

５５は金属板から成るシャッタである。シャッタ５５は、赤外線センサ５２を使用しない時に後述する観測窓４４ａを閉じるものである（図７参照）。また加熱室２８の温度がユニットケース５４に伝わるのを防止するために、ユニットケース５４の外周に冷却風を流せるようにユニットケース５４の外周に沿って隙間を設けた風路５５ｃを形成するようにシャッタ５５を配置し、前記風路５５ｃに冷却風３９流す出入り口となる開口５５ａと開口５５ｂを設けている。
５６は位置決め凸部で、赤外線センサ５２の検知点を基準位置（図４の検知点ａ）に示すように前記制御部がモータ５１の回転を制御した時、赤外線センサ５２の検知点の基準位置を補正できるように、シャッタ５５によって観測窓４４ａを閉じた時に、位置決め凸部５６が赤外線ケース４８に設けられたストッパ（図示無し）に当接させた状態で回転軸５１ａをスリップさせることで、前記制御部の制御する基準位置と赤外線センサ５２の検知する基準位置となる検知点ａの位置を補正することができる。

４４は加熱室２８の内方向に突出した円弧状の観測部で、回転軸５１ａの回転中心と筒状のユニットケース５４の中心とユニットケース５４の外周に沿って設けられて円弧状に曲げられたシャッタ５５の円弧の中心と円弧状の観測部４４の各中心位置は全て同一位置となっている。４４ａは観測部４４に設けた観測窓で、赤外線センサ５２の検出する視野範囲となる範囲を開口している。また、マイクロ波加熱時に観測窓４４ａからのマイクロ波漏洩を防止するために、観測窓４４ａの周囲外側には立上壁（バーリング）４４ｂを２ｍｍ程度設けている。
観測部４４を加熱室２８の内側に突出させることで、最低限の狭い観測窓開口範囲で広範囲の温度検知が可能となる。
４９は凸部であり、加熱室天面２８ｃから赤外線ケース４８と赤外線ユニット５０を離すもので、加熱室天面２８ｃとの接触を凸部４９のみとすることで加熱時にグリル加熱手段１２や熱風ユニット１１などのヒータによって加熱された加熱室天面２８ｃの温度が赤外線ユニット５０に伝わりにくいようにしている。
次に被加熱物の温度を検出する動作について説明する。
被加熱物（牛乳）６０ｃの入っている上方が開口した容器の例としてコップ６０を加熱室底面２８ａに設けられているテーブルプレート２４に載置して加熱を開始した時、マグネトロン３３が安定発信する1〜２秒間はシャッタ５５にて観測窓４４ａを閉じて（図７参照）マグネトロン３３の発信開始時の不安定発信によるノイズが赤外線センサ５２に入り込むのを防止する。

マグネトロン３３の発信が安定した後に、前記制御手段はモータ５１の回転軸５１ａを基準位置に回転するように制御する。回転軸５１ａが基準位置へと回転することでユニットケース５４も回転し、赤外線センサ５２のレンズ部５２ａの向きも基準位置の検知点ａを検知できる位置に回転（図４，図５参照）する。この時、冷却風３９は赤外線センサ５２のレンズ部５２ａを流れて観測窓４４ａから加熱室２８へと流れるので、レンズ部５２ａへの汚れ付着を防止している。

ユニットケース５４を回転することで、被加熱物６０ｃの温度の検出は前述した基準位置（検知点ａ）からテーブルプレート２４の検知点ｂ、検知点ｃへと進み、さらにユニットケース５４が回転するとコップ６０の外側の温度を高さ方向に検知し、検知点ｄから検知点ｅの温度を検知する。検知点がコップ６０の開口部の頂点に達した後は、被加熱物６０ｃの表面の温度を検知点ｆで検知し、次にコップ６０の内側の温度を検知点ｇで検知し、次にテーブルプレート２４の温度を検知点ｈで検知し、終点のドア２の温度を検知点ｉで検知する。
検知点ａ〜検知点ｉの温度検知範囲の温度の検知は、ユニットケース５４を回転する往復時の両方で行っても良いし、一度終点まで温度検知を行った後、再度基準位置に戻ってから再び検知点ａ〜検知点ｉと順次行っても良い。温度の検知数は好みに変えられ、前述した検知点ａ〜検知点ｉは、説明上の例である。
また、温度の検知はモータ５１を回転した状態で検出しても良いし、温度を検知している間はモータ５１の回転を止めて検知し、検知した後に回転を行っても良い。ただし、正確に温度を検知したい時は回転を止めて測定する方が良い。例えば、加熱初めは、ユニットケース５４を回転しながら温度を検出し、被加熱物６０ｃが加熱され、温度の上昇を検出した後に、温度上昇している付近の検知点をユニットケース５４の回転を細かく止めて被加熱物６０ｃの温度を多く検知してもよい。そうすることで、背の高いコップ６０に入れられた被加熱物６０ｃの温度を検知する場合、被加熱物６０ｃの温度を直接検知できる範囲が狭くなるので、狭い範囲の温度検知に有効である。
また、温度の検知点ｉの終点がドア２の温度を検知する位置まで設けているのは、被加熱物６０ｃを入れたコップ６０が加熱室２８の手前側に載置された場合でも、コップ６０の上部開口部から被加熱物６０ｃの表面温度を検知できる位置まで拡大しているためである。
さらに、重量検出手段２５による重量情報と赤外線センサ５２による検知した温度分布情報から重量情報が軽く温度分布の温度上昇が広範囲に認められるときは、被加熱物６０ｃが薄くて軽いものと判断できる。また、重量情報が重く温度分布の温度上昇が狭い範囲のみに認められるときは、例えば背の高いコップ６０に被加熱物６０ｃが入れられていると判断できる。
本実施例では、加熱室天面２８ｃに赤外線ユニット５０を設けたが、赤外線ユニット５０の取り付ける位置は、加熱室奥壁面２８ｂ、加熱室左壁面、加熱室右壁面のいずれかの上方に取り付けられれば良く、加熱室奥壁面２８ｂに取り付けた時は、モータ５１の向きは、回転軸５１ａと加熱室奥壁面２８ｂと並行となるように取り付け、ユニットケース５４の回転は、ユニットケース５４に収めた赤外線センサ５２のレンズ部５２ａの向きが加熱室底面２８ａの奥側（加熱室奥壁面２８ｂ側）から加熱室開口部２８ｄの高さ方向に下方から３０％程度までの範囲を回転移動して温度を検知できるようにする。また、加熱室左壁面に取り付けた時は、モータ５１の向きは、回転軸５１ａと加熱室左壁面と並行となるように取り付け、ユニットケース５４の回転は、ユニットケース５４に収めた赤外線センサ５２のレンズ部５２ａの向きが加熱室底面２８ａの左側（加熱室左壁面側）から加熱室底面２８ａの右側（加熱室右壁面）の高さ方向に下方から３０％程度までの範囲を回転移動して温度を検知できるようにする。そうすることで右側においたコップ６０に入れられた被加熱物６０ｃの温度を検知できる。加熱室右壁面に取り付けた時も同様の考え方で被加熱物の温度を検知可能である。
また、加熱室天面２８ｃの左側、右側、手前側に赤外線ユニット５０を取り付けた場合でも同様の考えに基づいて設置すれば、被加熱物６０ｃの温度を正確に検知可能である。
また、被加熱物６０ｃを載置する加熱室底面２８ａの前後方向の長さと左右方向の長さの関係において、本実施例の温度検知を行う場合は、長さの短い前後方向に赤外線センサ５２を回転させる方が、コップ６０に入れられた被加熱物６０ｃの温度を検知するのに向いている。
さらに、本実施例では、コップ６０に入れた被加熱物６０ｃの温度検知の方法を詳細説明したが、容器を使用しない被加熱物６０ｃがブロック状の大きな塊の場合でも、ブロック状の被加熱物６０ｃの側面の高さ方向と上面の温度を検知できるため、被加熱物６０ｃの温度分布を詳細に検知することが可能となる。

上記した本実施例によれば、容器の高さに左右される事無く被加熱物の温度検出に優れ、さらに赤外線センサは温度の影響や電波漏れに対しても配慮された加熱調理器とすることができる。以上要するに本発明は、「被加熱を入れて加熱する加熱室と、前記被加熱物を加熱する加熱手段と、前記被加熱物の上方斜めより該被加熱物の表面温度を検知する赤外線センサと、前記被加熱物の側面の高さ方向に温度を検知するように前記赤外線センサを駆動するモータと、前記赤外線センサの検知温度に基づき前記加熱手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする加熱調理器。」のように構成したものである。さらに本発明においては、「前記赤外線センサは、観測窓を介して前記被加熱物の温度を検知するものであり、前記赤外線センサを使用しないときに前記観測窓を閉じるシャッタを備えたことを特徴とする加熱調理器」のように構成したものである。また本発明は、「加熱物を入れて加熱する加熱室と、前記被加熱物を加熱する加熱手段と、該加熱室の奥側に設けられた赤外線ユニットと、該赤外線ユニット内に収納され、前記被加熱物の上方斜めより該被加熱物の表面温度を検知する赤外線センサと、前記被加熱物の側面の高さ方向に温度を検知するように前記赤外線センサを駆動するモータと、前記赤外線センサの検知温度に基づき前記加熱手段を制御する制御手段と、前記赤外線ユニットに冷却風を導く冷却手段と、を備えたことを特徴とする加熱調理器。」のように構成したものである。さらに本発明においては、「前記赤外線センサは、観測窓を介して前記被加熱物の温度を検知するものであり、前記赤外線センサを使用しないときに前記観測窓を閉じるシャッタを備えるとともに、前記赤外線センサを使用しないときに前記シャッタと前記赤外線センサとの間に前記冷却風を導く風路を形成している加熱調理器」ように構成したものである。

１加熱調理器
４４観測部
４８赤外線ケース
４９凸部
５０赤外線ユニット
５１モータ
５２赤外線センサ
５４ユニットケース
５５シャッタ

Claims

被加熱物を入れて加熱するとともに、天面に観測窓を有する加熱室と、
前記被加熱物を加熱する加熱手段と、
前記被加熱物の温度を検知する赤外線センサと、
該赤外線センサを収めるとともに、該赤外線センサを臨ませる窓部と、この窓部以外に外形が円弧状となる円弧状部を有するユニットケースと、
該ユニットケースの円弧状部に対向する円弧状の内面を備え、該円弧状の内面に前記観測窓を開口した観測部と、
前記赤外線センサの検知温度に基づき前記加熱手段を制御する制御手段と、を備え、
前記観測部は、加熱室の内方向に突出しており、
前記ユニットケースを回動させることにより、前記窓部を前記観測窓に臨ませる状態と、前記円弧状部を前記観測窓に臨ませる状態をとることを特徴とする加熱調理器。
請求項１において、前記赤外線センサは、前記加熱室の天板の端近傍に配置されている
ことを特徴とする加熱調理器。
請求項２において、前記ユニットケースの回動の回転軸は、天板の面と平行的になるように構成されていることを特徴とする加熱調理器。
請求項１において、前記加熱室の後部にファンが配置され、該ファンで付勢される冷却風が通風路を介して前記赤外線センサに供給されることを特徴とする加熱調理器。
請求項１において、前記ユニットケースを回動させるステッピングモータを有することを特徴とする加熱調理器。
請求項１において、前記赤外線センサは、前記ユニットケースの回動に伴って複数個所で前記被加熱物の温度を検出することを特徴とする加熱調理器。