JPH07119980A

JPH07119980A - 調理装置

Info

Publication number: JPH07119980A
Application number: JP5264671A
Authority: JP
Inventors: Takuo Shimada; 拓生嶋田; Hirohisa Imai; 博久今井; Shunichi Nagamoto; 俊一長本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-10-22
Filing date: 1993-10-22
Publication date: 1995-05-12
Anticipated expiration: 2017-08-19
Also published as: JP3316970B2

Abstract

(57)【要約】【目的】正確に食品温度を検出し、良好な調理を行う
ことを目的とする。【構成】集光部１９が食品３から放射される赤外線を
集光することで、狭い視野を持つ温度検出器５が形成さ
れる。熱伝導性に優れたホルダー１８によって、赤外線
検出素子１０と集光部１９とを熱結合させ、周囲空気の
温度変化の影響などによる温度検出誤差発生を抑え、正
確に食品温度を検出し良好な調理を行うことが可能であ
る。

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
を行なうことを目的とした調理装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の調理装置（ここではオー
ブンレンジ）は図９に示すように構成されていた。１は
加熱室であり、加熱室１の底部に設けられた調理台２の
上に食品３が載置され、加熱室１の外側には加熱室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
４が配設されている。調理台２は食品３を均一に加熱す
るために回転するもので、一般にターンテーブルと呼ば
れるものである。また加熱室１の上方には食品３の温度
を検出する赤外線温度センサ５が配設されている。この
ように構成された調理装置では、食品３を調理する場
合、マグネトロン４から発振されたマイクロ波が加熱室
１内に導入され、導入されたマイクロ波によって食品３
が加熱調理され、赤外線温度センサ５から検出される食
品３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】しかしながら上記従来
の構成では、食品温度を正確に検出できない場合があ
る。

【０００４】まず赤外線温度センサは、感温視野（以後
視野と呼ぶ）に入っている調理台の中央付近に置かれた
食品の平均的な表面温度しか検出できないので、赤外線
温度センサの視野に対し食品の形状が小さい場合や食品
が調理台の端の方に置かれた場合、食品以外の皿や容
器、調理台が視野に入るため食品の温度を正確に検出で
きない。また調理台の回転によって食品の占める比率も
変化するので、食品の温度を正確に検出できない。

【０００５】また加熱室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加熱室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。

【０００６】さらに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。

【０００７】加えて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。

【０００８】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によって、出来映えにバラツキ
のない自動調理ができる調理装置を提供することを目的
としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の調理装置は食品を加熱する加熱手段と、この
食品の温度を検出する温度検出器と、温度検出器の出力
信号により加熱手段の駆動を制御する制御手段を有し、
温度検出器は食品から放射される赤外線を集光する集光
部と、この集光部で集光された赤外線を検出する赤外線
検出素子と、集光部、赤外線検出素子を保持する熱伝導
性に優れた材質よりなるホルダーとを備えたものであ
る。

【００１０】また集光部、赤外線検出素子及びホルダー
を収納し、食品から放射される赤外線が集光部を介し赤
外線検出素子に入射するための開口部を有し、赤外線を
透過しない材質よりなるケースを備えたものである。

【００１１】また食品を載置する調理台を設け、この調
理台の表面は高い放射率を有する材質よりなるものであ
る。

【００１２】また食品を収納する加熱室を設け、この加
熱室内壁の表面は高い放射率を有する材質よりなるもの
である。

【００１３】特に集光部は赤外線を透過する薄型のフレ
ネルレンズからなるものである。また赤外線検出素子は
星形多対の熱電対素子を配列し熱電対素子の温接点が集
光部の光軸近傍に位置するサーモパイルからなるもので
ある。

【００１４】特にホルダーの表面は高い放射率を有する
材質よりなるものである。また熱伝導性に優れた材質か
らなる充填剤によってホルダーと赤外線検出素子あるい
はホルダーと集光部を熱結合するものである。

【００１５】また赤外線検出素子は熱伝導性に優れた材
質よりなる基板上に設けられ、赤外線検出素子は基板と
熱結合していることを特徴とするものである。

【００１６】また赤外線検出素子の出力信号を増幅する
増幅回路に電源を供給する電源回路をケースの外部に設
けてなるものである。

【００１７】またケースに設けた開口部は筒状をなし、
この開口部の内壁面は高い放射率を有する材質よりなる
ものである。

【００１８】またケースに設けた開口部は筒状をなし、
この開口部の内壁面に複数の突起部を有することを特徴
とするものである。

【００１９】さらにケースに設けた開口部は筒状をな
し、この開口部の断面形状が集光部の有効集光面の形状
に略一致することを特徴とするものである。

【００２０】特にケース内部で開口部を含む一方と赤外
線検出素子を含む他方とに仕切る仕切板を設けたもので
ある。

【００２１】あるいはケースとホルダー、集光部、赤外
線検出素子との間に断熱板を設けたものである。

【００２２】

【作用】本発明は上記した構成によって、集光部が食品
から放射される赤外線を集光するために、感度を損なわ
ないで狭い視野を持つ温度検出器が形成される。食品か
ら放射される赤外線の一部は、集光部において吸収され
てしまい集光部の温度を若干上昇させることになるが、
集光部と熱結合している熱伝導性に優れた材質よりなる
ホルダーがこの温度上昇分をすばやく赤外線検出素子に
伝える。

【００２３】また食品から放射される赤外線が集光部を
介し赤外線検出素子に入射するための開口部を有するケ
ースを備えたことにより、食品からケースに放射される
赤外線のうち一部は開口部から集光部を介し赤外線検出
素子に入射し、それ以外はケースにより遮断される。一
方、温度検出器近傍の雰囲気温度が変動した場合、この
雰囲気温度変動量はケースの熱容量などによって緩和さ
れる。ケース内部の温度変動量に関しては、熱伝導性に
優れたホルダーを介して赤外線検出素子にすばやく伝わ
り、赤外線検出素子は基準温度と食品温度との温度差に
応じた電気信号によって制御手段が加熱手段を制御す
る。温度検出器を１つのケースに収納されたユニットと
して提供できるので、取付け、交換など取扱いが容易に
なる。

【００２４】また食品を載置する調理台の表面は高い放
射率を有する材質よりなるので、食品が置かれていない
場合など背景としての調理台の温度を正しく検出するこ
とになる。これはほとんどの食品ないし容器は放射率が
０．９以上の高い放射率を有しているからであり、測定
ごとに放射率を校正する必要がなくなる。

【００２５】また食品を収納する加熱室内壁の表面は高
い放射率を有する材質よりなるので、加熱室内壁におけ
る赤外線の乱反射の影響を最小限度に抑えられる。つま
り食品温度検出誤差が小さくなる。

【００２６】またこの集光部は薄型のフレネルレンズか
らなるために、シリコンなど赤外線を透過する無機材料
を研磨するレンズと比べ成形が容易で、軽く、また安価
に構成できる。フレネルレンズの熱容量は薄型にするこ
とで小さくなるので、食品からの熱がフレネルレンズに
留まらず、すばやくホルダー温度、赤外線検出素子温度
に一致する。

【００２７】また赤外線検出素子の構成として星形多対
の熱電対素子を配列しこの熱電対素子の温接点が集光部
の光軸近傍に位置するサーモパイルからなるので、集光
部の光軸を中心に感度が集中する。すなわちサーモパイ
ルの出力は集光部の光軸上にある食品の特定部分にのみ
急峻な指向特性を持つことになる。

【００２８】特にホルダーの表面は高い放射率を有する
材質よりなるので、食品から直接集光部に入射するので
なく一旦ホルダー内面で乱反射してから集光部に入射す
る赤外線（一般に迷光と呼ぶ）を最小限度に抑えられ
る。つまり食品からの赤外線を効率よく赤外線検出素子
に結像できるので、温度検出誤差が小さくなる。

【００２９】また熱伝導性に優れた材質からなる充填剤
によってホルダーと赤外線検出素子あるいはホルダーと
集光部を熱結合することによって、集光部、ホルダー、
赤外線検出素子それぞれの温度が常時均一になる。

【００３０】また赤外線検出素子は熱伝導性に優れた材
質よりなる基板上に設けられ、赤外線検出素子は基板と
熱結合しているので、赤外線検出素子、基板それぞれの
温度が常時均一になる。

【００３１】また電源回路をケースの外部に設けている
ので、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る。ケース内部では赤外線検出素子
より出力された電気信号をケース外部に出力する。ここ
で電源回路が発熱することによる温度上昇はケースによ
って遮断され、ケース内部における自己発熱は少なくな
る。

【００３２】またケースに設けた開口部は筒状をなし、
この開口部の内壁面は高い放射率を有する材質よりなる
ので、食品から直接集光部に入射するのでなく一旦開口
部の内壁面で乱反射してから集光部に入射する赤外線
（迷光）を最小限度に抑えられる。つまり食品からの赤
外線を効率よく赤外線検出素子に結像できるので、温度
検出誤差が小さくなる。開口部が筒状であり、食品を集
光部あるいは赤外線検出素子から隔てているので食品か
ら飛散する汚れや蒸気が集光部に付着しにくくなる。ま
た加熱手段あるいは食品からの熱によって集光部が変形
することもなくなる。加熱手段がマグネトロンで構成さ
れている場合、電波漏洩量も減衰し温度検出器が出力す
る電気信号に重畳するノイズも低減する。

【００３３】特に開口部の内壁面に複数の突起部を有す
るので、複数の突起部がいわゆる遮光ネジとして作用
し、迷光を阻止する。

【００３４】さらに開口部の断面形状が集光部の有効集
光面の形状に略一致するので、食品からケースに放射さ
れる赤外線のうち開口部からケース内部に入射した赤外
線はそのまま有効に集光部に入射し赤外線検出素子の受
光面で効率よく結像する。

【００３５】またケース内部で開口部を含む一方と赤外
線検出素子を含む他方とに仕切る仕切板を設けたこと
で、開口部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。

【００３６】あるいはケースとホルダー、集光部、赤外
線検出素子との間に断熱板を設けることによって、ケー
ス外部で雰囲気温度が変動したり食品以外の発熱体が存
在してもケース内部への直接の影響は与えない。

【００３７】

【実施例】以下、本発明の第１の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。本実施例では、調理装置とし
て、オーブンレンジに応用した例について説明する。

【００３８】図１において、１は加熱室であり、加熱室
１の底部に設けられた調理台２の上に食品３が載置さ
れ、加熱室１の外側には加熱室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４が配設されてい
る。調理台２は食品３を均一に加熱するために回転する
もので、一般にターンテーブルと呼ばれるものである。
また加熱室１の上方には食品３の温度を検出する温度検
出器で非接触で食品３の温度に応じた電気信号を出力す
る。７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３の温度を演算する。８は制御手段で演算手段
７から得られる食品３の温度によりマグネトロン４の入
切制御あるいはパワー制御等を行う。９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８に出力される。

【００３９】ここで加熱室１の内壁面は天井面、底面を
含め、放射率が高くなるよう全てつや消しの黒体塗装が
なされている。これにより加熱室１内壁における赤外線
の乱反射の影響を最小限度の抑えられるので検出すべき
食品３の温度誤差が小さくなるという効果がある。

【００４０】また調理台２には０．９以上の高い放射率
を有するガラス皿が設けられ、このガラス皿の上に置か
れた食品３の表面温度を温度検出器５で検出する構成で
ある。もし調理台２上に食品３が置かれていなかった場
合や食品が非常に小さかったり調理台の隅の方に置かれ
ていた場合は、温度検出器５は調理台２の表面温度を検
出することになる。食品３は一般的に水あるいは氷の放
射率とほぼ等しく０．９以上の高い放射率を有すること
が知られているので、調理台２の放射率もこれと同じく
しておくことで、食品３に対しても調理台２に対しても
同じ温度換算手段を用いることができる。測定ごとの放
射率校正も不要になるという効果がある。

【００４１】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３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３の温度に応じて変わる赤外線量を温接点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３との温度差を検出するものであり、温度換算
の構成は広く知られているものである。（例えば「トラ
ンジスタ技術増刊、温度・湿度センサ活用ハンドブッ
ク」；トランジスタ技術編集部編、ＣＱ出版社、１９８
８年。）温接点１０Ａはヒートシンク１１の空孔部に位
置させ冷接点１０Ｂはヒートシンク１１と熱的に接続し
て保持され、キャン１２内に収納されている。

【００４２】キャン１２は通常ＴＯ−５あるいはＴＯ−
１８と呼ばれる熱伝導性の高いアルミニウム性のパッケ
ージからなり、キャン１２の内部には不活性ガスが封入
されている。

【００４３】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、６μｍ〜１４μｍ帯となる波長の
赤外線を透過するシリコンからなるフィルタ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
ト基板１６と電気的にも熱的にも接続している。１７は
冷接点１０Ｂの温度を検出する基準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
基板１６と電気的にも熱的にも接続している。

【００４４】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は集光部で
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１８とホルダーキャップ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３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。また集光部１
９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
伝導性に優れた材料、例えばアルミニウム等で構成して
いる。ホルダー１８の内面は赤外線の反射を防ぐためつ
や消しの黒色塗装がなされており、食品３から直接集光
部１９に入射するのでなく一旦ホルダー１８内面で乱反
射してから集光部１９に入射する赤外線（迷光）の影響
を最小限度に抑えている。

【００４５】またキャン１２とホルダー１８との間に、
あるいは集光部１９、ホルダーキャップ２０とホルダー
１８との間には放熱器に用いる熱結合用のコンパウンド
が充填されている。これにより食品３から放射される赤
外線の一部が集光部１９において吸収されてしまい集光
部１９の温度を若干上昇させても、その温度上昇分はす
ばやく拡散、均一化されてキャン１２ひいては冷接点１
０Ｂ及び基準温度検出素子１７と同一の温度となる。

【００４６】つまりサーモパイルの冷接点１０Ｂは、キ
ャン１２、窓１３、プリント基板１６、基準温度検出素
子１７、ホルダー１８、ホルダーキャップ２０さらに集
光部１９などと熱結合することで熱容量が大きくなり温
度変動が抑えられるとともに、食品３からの輻射熱によ
り集光部１９などが受熱した場合はこの温度変化を速や
かに冷接点温度に伝える効果を持っている。温度が変化
する場合、速やかに熱が拡散、均一化するためである。

【００４７】赤外線検出素子１０からの出力信号、基準
温度検出素子１７からの出力信号はプリント基板１６よ
りコネクタ２２、リード線２３を通してケース２１外に
伝えられ信号処理するものである。ケース２１は断熱性
が高くかつ赤外線を透過しない樹脂からなり、開口部２
１Ａが設けられ、またホルダー１８全体を支持するため
にプリント基板１６を固定する基板支持部２１Ｂを設け
ている。さらにケース２１とホルダー１８の間、あるい
はケース２１とプリント基板１６の間は断熱空気層を形
成している。これはケース２１外の雰囲気温度変動の影
響を緩和するためである。

【００４８】このように食品３から放射される赤外線
が、集光部１９を介し赤外線検出素子１０に入射するた
めの開口部２１Ａを備えたことにより、開口部２１Ａか
ら集光部１９を介し赤外線検出素子１０に入射する有効
な赤外線以外はケース２１外壁で遮断される。また温度
検出器５を１つのケース２１に収納されたユニットとし
て提供できるので、取付け、交換など取扱いが容易にな
る。

【００４９】開口部２１Ａを含むケース２１の内壁面
は、放射率が高くなるよう全てつや消しの黒体塗装がな
されている。開口部２１Ａは筒状をなし、内壁面には遮
光ネジとして波形状の複数の突起部を設けている。これ
により食品３から直接集光部１９に入射するのでなく一
旦開口部２１Ａの内壁面で乱反射してから集光部１９に
入射する赤外線（迷光）を最小限度に抑えられる。つま
り食品３からの赤外線を効率よく赤外線検出素子１０に
結像できるので、温度検出誤差が小さくなる。また開口
部２１Ａが筒状であり、食品３を集光部１９あるいは赤
外線検出素子１０から隔てているので食品３から飛散す
る汚れや蒸気が集光部１９に付着しにくくなる。また加
熱手段４あるいは食品３からの熱によって集光部１９が
変形することもなくなる。加熱手段４がマグネトロンで
構成されている場合、電波漏洩量も減衰し温度検出器が
出力する電気信号に重畳するノイズも低減する。

【００５０】逆にケース２１の外壁面は放射率が低くな
るよう樹脂メッキされている。これは測温対象である食
品３などから放射された赤外線によってケース２１が暖
められにくくするためである。ケース２１の外壁面を樹
脂メッキすることで、電磁波ノイズに対するシールドの
効果もある。

【００５１】また開口部２１Ａの断面形状が集光部１９
の有効集光面の形状に略一致するよう構成し、食品３か
らケース２１に放射される赤外線のうち開口部２１Ａか
らケース２１内部に入射した赤外線はそのまま有効に集
光部１９に入射、屈折し赤外線検出素子１０の受光面で
効率よく結像させている。

【００５２】集光部１９は赤外線を透過するポリエチレ
ンからなる薄型（０．３ｍｍ厚程度）のフレネルレンズ
からなる。この温度検出器５の視野角βはフレネルレン
ズによって３゜に絞っている。集光部１９において集光
される食品３からの赤外線が正確に赤外線検出素子１０
において結像するよう、光軸は合わせられている。小孔
を設けることで視野角βを絞る方法では、せいぜい２０
゜程度が限界であるのに対し、フレネルレンズからなる
集光部１９を備えることで非常に狭い視野を持つ温度検
出器５が形成される。今、温度検出器５（のうちの集光
部１９）と測温対象である食品３との距離Ｌが３０ｃ
ｍ、視野角βが３゜であるとすると、視野は（式１）に
より直径Ｄが約１．６ｃｍなる円形となる。

【００５３】Ｄ＝２＊Ｌ＊ｔａｎ（β／２）＝２＊３０＊ｔａｎ１．５゜（式１）これは視野角βが２０゜であった時と比べ直径Ｄで約
０．１５倍、視野面積Ｓで約０．０２２倍となる値であ
るが、食品３の温度を検出する空間分解能として適切な
値である。フレネルレンズを薄型化することでできるだ
け受熱しにくい構成にもなっている。

【００５４】特に集光部１９として、シリコン、ゲルマ
ニウム、フッ化バリウム、フッ化カルシウムなどの無機
材料で赤外線を透過するレンズを構成するのでなく、ポ
リエチレン樹脂を用いたので成形が容易で薄く、軽く、
また安価にできる。研磨や反射防止膜の塗布なども不要
で量産しやすい。

【００５５】赤外線検出素子１０要部を裏側からみた平
面図（表側から赤外線が入射する場合）を図３に示す。
有機膜１０Ｃの表側に赤外線を吸収するための円形の板
状の金ブラック１０Ｄが配置され、有機膜１０Ｃの裏側
で金ブラック１０Ｄに対応する位置に熱電対素子１０Ｅ
が設けられている。熱電対素子１０Ｅは電極１０Ｆ、１
０Ｆ間を接続する導電性材料で構成されていて、金ブラ
ック１０Ｄの中心点を囲むように１００対の折り畳み部
（図３では１５対のみ図示）を有している。各折り畳み
部では２つの異種金属（例えばビスマスとアンチモン）
が内側と外側との間を交互に往復するように星形に１０
０対直列に接続されている。この異種金属の接合部１０
Ａ、１０Ｂは一方が金ブラック１０Ｄの内部で金ブラッ
ク１０Ｄの中心点近傍に位置していて、赤外線により温
度上昇した金ブラック１０Ｄつまり赤外線の光量を検知
する温接点１０Ａになっている。また他方は金ブラック
１０Ｄの外側に位置していて、基準温度となる冷接点１
０Ｂとなっている。したがって異種金属の接合部である
温接点１０Ａと冷接点１０Ｂとに生じる電位差を集積し
てなる電圧値が両端の電極１０Ｆ、１０Ｆ間に生じ、そ
の電圧値から温接点１０Ａの温度（ひいては食品３の温
度）を検出するようになっている。金ブラック１０Ｄの
直径は集光部１９の焦点距離ｆ及び視野角β（３゜）を
元に食品３が集光部１９を介して金ブラック１０Ｄ上に
結像する像高を元に定められているまた。金ブラック１
０Ｄ及び温接点１０Ａの熱容量は小さく、基準温度とな
る冷接点１０Ｂの熱容量を大きくなるように構成され、
温接点１０Ａと冷接点１０Ｂとの熱の授受は出来るだけ
２つの異種金属を伝わる伝導熱のみによって行うよう有
機膜１０Ｃは断熱材料で構成されている。

【００５６】赤外線検出素子１０からの出力電圧は図４
に示すような指向特性を持つ。図４において横軸は視野
角であり、縦軸はサーモパイルからの出力電圧をパーセ
ント表示化したものである。実線で示したのは集光部１
９を設けなかった場合で、星形に１００対直列に熱電対
素子を接続したサーモパイル自身の有する指向特性を示
し、点線は集光部１９を設け視野を絞った場合の総合的
な指向特性を示している。温接点１０Ａが金ブラック１
０Ｄの中心点に近接しているために、中心軸上の感度が
最大となっていることがわかる。またこの指向特性は熱
電対素子１０Ｅの配列が円形なので中心軸０゜を中心と
する同心円状の感度分布になっている。ここで集光部１
９の光軸と赤外線検出素子１０中の金ブラック１０Ｄの
中心点は一致させるものとする。

【００５７】集光部１９を設けた場合は、視野角βが小
さくなるだけでなく、両端で急峻に感温しにくくなって
いる。つまり感温する領域と感温しない領域が明確に分
離されるようになる。つまり集光部の光軸を中心に感度
が集中するので集光部１９の光軸上にある食品３の特定
部分にのみ急峻な指向特性を持つ温度検出器５が実現す
ることになる。よって食品３の平均的な温度でなく食品
３の特定部分の温度を正確に検出できる。

【００５８】集光部１９としてフレネルレンズを用いる
場合の注意点として、入射光線の画角が大きくなるにつ
れてフレネルレンズの立ち上がり面による光線のけられ
が増大し、その結果周辺光量（入射光線の画角が大きい
位置からの光量）が低下することが知られているが、サ
ーモパイルの構成として星形で多対の熱電対素子１０Ｅ
を配列しこの熱電対素子１０Ｅの温接点１０Ａがフレネ
ルレンズ光軸上に略一致するので、フレネルレンズ光軸
上の感度が最大となり測温対象である食品３の温度に対
応する出力電圧を効率よく得ることができる。フレネル
レンズも光軸（中心軸）近傍を通過する赤外線ほど光量
が大きくなるので、サーモパイルの有する指向特性と組
み合わせることで、食品３から放射される赤外線を効率
よく集められる。

【００５９】図２においてプリント基板１６は、穴あけ
したアルミニウムなどの金属板の表面に樹脂を一様に塗
布し、その上に導体パターンを銅メッキで形成したもの
である。プリント基板１６本体が金属板でできているた
めガラスエポキシなどのプリント基板に比べ一桁以上大
きな熱伝導率を得ることができる。また図５に示すよう
にプリント基板１６上の配線部１６Ａに用いられる銅箔
を厚く（例えば７０μｍ程度に）かつ太くするとともに
表面全体をアースパターン１６Ｂで覆うことで、放熱特
性を向上させプリント基板全体の温度均一化を図ってい
る。またプリント基板１６は赤外線検出素子１０、基準
温度検出素子１７と熱結合しているので、赤外線検出素
子１０、基準温度検出素子１７、プリント基板１６それ
ぞれの温度は常時均一になる。

【００６０】図２に示した構成でケース２１の外の雰囲
気温度が変化した場合、即ち加熱室１の周囲温度が変化
した場合温接点１０Ａには雰囲気温度の影響がケース２
１からプリント基板１６へ伝わるか、またはリード線２
３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板１６へ伝わり、キャン１２のプ
リント基板１６との接着部が影響を受けその輻射熱の影
響を受ける。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。ここでホルダー１８はアルミニウ
ム等の熱伝導性に優れた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温接点１０Ａと同様に
十分応答良く熱伝導させることができる。従って温接点
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。また温接点１０Ａ、冷接点
１０Ｂと同等の応答で基準温度検出素子１７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基
準温度検出素子１７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温接点１０Ａ、冷
接点１０Ｂ間に発生する。図１の演算手段７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、基準温度検出素子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。

【００６１】使用者は加熱室１に食品３を入れ調理台２
上に載置し操作手段９で調理開始を指示すると、制御手
段８がマグネトロン４を駆動して食品３の加熱調理を始
める。食品３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７が食品３の
温度を演算して制御手段８に出力する。制御手段８は演
算手段７から得られる食品３の温度が予め定めた設定温
度に達するとマグネトロン４の駆動を停止する。

【００６２】ここで設定温度は操作手段９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３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８は演算手段７の結果により食品３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３の温度を均一にするな
どの制御も行う。

【００６３】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６に示す。図６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
開口部２１Ａより流入する空気が赤外線検出素子１０、
キャン１２、プリント基板１６、および基準温度検出素
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３の視野位置がずれ誤差が発生す
ることを防止する効果もあり、また水分、油分等がプリ
ント基板１６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。

【００６４】図７に赤外線検出素子１０および基準温度
検出素子１７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７、電源回路２５、ケース２１内部のプリント基
板１６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２５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７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４０、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
と接続し温接点１０Ａがオペアンプ３９の非反転入力端
子に接続している。

【００６５】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。即ち温接点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。

【００６６】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板１６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は基準温度検出素子
１７の信号も処理するもので、基準温度検出素子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。基準温度検出素子１７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７はＡＤ変換回路４５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Ａ
Ｄ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４６で適切なパラメータを乗算し加
算して食品３の温度として演算する。

【００６７】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７はリード線
２３にてケース２１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３
４をケース２１外部に設けているので、ケース２１内部
で発熱の影響により温度検出誤差が発生することを防止
できている。ここで、ＡＤ変換回路４５、演算回路４６
をケース２１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２１内部にあっても構わないが、ケース２
１外部に設けることでケース２１全体を小型化できる効
果がある。

【００６８】これによりケース２１外部に設けられた電
源回路２５によりケース２１内部に電源が供給され、ケ
ース２１内部では赤外線検出素子１０より熱電変換され
出力される電気信号を増幅回路３７により処理するの
で、赤外線検出素子１０より直接出力される微小電圧が
ケース２１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、かつケース２１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。

【００６９】次に本発明の第２の実施例を図８を用いて
説明する。第１の実施例と異なる点は、ケース２１とホ
ルダー１８、集光部１９、赤外線検出素子１０との間に
断熱板４７を設けることによって、ケース２１外部にお
ける食品温度や周囲温度などの変化に対する影響を大幅
に抑えたことにある。これにより断熱板４７の内部温度
はより安定するので食品の温度検出精度が飛躍的に向上
する。断熱板としては、導電性の金属を用いることで外
部からの電磁波ノイズに対するシールドの効果を持たせ
ている。これによりホルダー１８や赤外線検出素子１０
などから見た外部の周囲温度がほぼ完全に均一化される
効果もある。さらにケース２１を大型化してホルダー１
８などとの距離をかせぐ（空気断熱層を広げる）ことな
くケース２１外部とホルダー１８などとの断熱が実現で
きる。

【００７０】ここで断熱板４７の構成としてケース２１
を２重構造にしたものでもよい。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１
２を駆動部を有するチョッパに置き換えればよい。さら
に、赤外線検出素子１０として、上記以外に硫化鉛（Ｐ
ｂＳ）などの熱抵抗変化形を利用したサーミスタ・ボロ
メータなどを用いてもよい。

【００７１】また集光部１９の構成としてフレネルレン
ズで説明したが、カセグレンミラーなど反射鏡を用いて
集光しても構わない。

【００７２】またキャン１２とホルダー１８との間に、
あるいは集光部１９、ホルダーキャップ２０とホルダー
１８との間に放熱器に用いる熱結合用のコンパウンドを
充填剤として用いたが、接着剤と兼用してもよい。

【００７３】さらに赤外線検出素子１０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３の仕上がりを良くする
こともできる。温度検出器５が測温する視野位置を調理
台２の中心点からずらし、調理台２が回転することで食
品３の複数箇所の温度を検出してもよい。

【００７４】本発明は、電子レンジ以外のオーブントー
スターやガステーブルなど他の調理装置でも応用可能で
ある。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
の効果がある。

【００７６】（１）集光部の光軸を中心に赤外線検出素
子の感度が集中するので、食品の特定部分の温度が正確
に検出でき、この食品温度に応じた加熱によって出来映
えにバラツキのない良好な自動調理ができる。特に集光
部と熱結合している熱伝導生に優れた材質よりなるホル
ダーによって食品温度や周囲温度などの変化に対する影
響（過渡特性）が最小限に抑えられ、食品の温度検出精
度が飛躍的に向上する。

【００７７】（２）開口部から入射する赤外線だけを有
効に赤外線検出素子に集光させるので、温度検出器の視
野外に発熱体が存在しても、その影響はケースにより遮
断される。また温度検出器近傍の周囲温度が変動した場
合この雰囲気温度変動量はケースの熱容量などによって
緩和されるので食品の温度検出精度が飛躍的に向上す
る。特に温度検出器を１つのケースに収納されたユニッ
トとして提供できるので、取付け、交換など取扱いが容
易になる。

【００７８】（３）食品が置かれていない場合など背景
としての調理台の温度を正しく検出できる。放射率の校
正も必要なく温度換算が簡単に行える。

【００７９】（４）加熱室内壁における赤外線の乱反射
の影響を最小限度に抑えられるので、食品の温度検出精
度が飛躍的に向上する。

【００８０】（５）集光部は薄型のフレネルレンズから
なるために、軽く、また安価に構成できる。フレネルレ
ンズの熱容量は薄型にすることで小さくなるので、食品
からの熱がフレネルレンズからすばやく拡散、均一化す
るので、食品の温度検出精度が向上する。フレネルレン
ズの透過率も向上するのでＳ／Ｎ比も向上する。

【００８１】（６）サーモパイルの出力は集光部の光軸
上にある食品の特定部分にのみ急峻な指向特性を持つの
で、食品の特定部分の温度が正確に検出でき、この食品
温度に応じた加熱によって出来映えにバラツキのない良
好な自動調理ができる。

【００８２】（７）ホルダーの表面は高い放射率を有す
る材質よりなるので、迷光の影響を最小限度に抑えら
れ、食品の温度検出精度が向上する。

【００８３】（８）熱伝導性に優れた材質からなる充填
剤によって、集光部、ホルダー、赤外線検出素子それぞ
れの温度が常時均一になるため、温度検出器近傍の周囲
温度が変動した場合にも精度よく食品の温度が検出でき
る。

【００８４】（９）熱伝導性に優れた材質よりなる基板
上によって、赤外線検出素子と基板の温度が常時均一に
なるため、温度検出器近傍の周囲温度が変動した場合に
も精度よく食品の温度が検出できる。（１０）電源回路
が発熱することによる温度上昇はケースによって遮断さ
れ、ケース内部における自己発熱は少なくなるので、ケ
ース内部の温度は常時安定し、精度よく食品の温度が検
出できる。

【００８５】（１１）ケースに設けた開口部は筒状をな
し、この開口部の内壁面は高い放射率を有する材質より
なるので、迷光の影響を最小限度に抑えられる。

【００８６】（１２）特に開口部の内壁面に複数の突起
部を有するので、複数の突起部がいわゆる遮光ネジとし
て作用し、迷光を阻止できる。

【００８７】（１３）さらに開口部の断面形状が集光部
の有効集光面の形状に略一致するので、食品からケース
に放射される赤外線のうち開口部からケース内部に入射
した赤外線はそのまま有効に集光部に入射し赤外線検出
素子の受光面で効率よく結像し、結果として精度よく食
品の温度が検出できる。

【００８８】（１４）開口部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。

【００８９】（１５）ケースとホルダー、集光部、赤外
線検出素子との間に断熱板を設けることによって、ケー
ス外部における食品温度や周囲温度などの変化に対する
影響（過渡特性）が最小限に抑えられ、食品の温度検出
精度が飛躍的に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の調理装置の構成図

【図２】同実施例における温度検出器の断面図

【図３】同実施例におけるサーモパイル要部を示す平面
図

【図４】同実施例における温度検出器の指向特性を示す
図

【図５】同実施例におけるプリント基板の導体パターン
を示す図

【図６】同実施例における温度検出器の要部断面図

【図７】同実施例の調理装置の電気回路図

【図８】本発明の他の実施例の調理装置の構成図

【図９】従来例の調理装置の構成図

【符号の説明】

３食品４加熱手段５温度検出器８制御手段１０赤外線検出素子１８ホルダー１９集光部２１ケース２１Ａ開口部２４仕切板２５電源回路３７増幅回路４７断熱板

Claims

【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、
前記温度検出器は前記食品から放射される赤外線を集光
する集光部と、前記集光部で集光された赤外線を検出す
る赤外線検出素子と、前記集光部、前記赤外線検出素子
を保持する熱伝導性に優れた材質よりなるホルダーとを
備えた調理装置。
【請求項２】集光部、赤外線検出素子及びホルダーを収
納し、食品から放射される赤外線が前記集光部を介し前
記赤外線検出素子に入射するための開口部を有し、赤外
線を透過しない材質よりなるケースを備えた請求項１記
載の調理装置。
【請求項３】食品を載置する調理台を設け、前記調理台
の表面は高い放射率を有する材質よりなる請求項１記載
の調理装置。
【請求項４】食品を収納する加熱室を設け、前記加熱室
内壁の表面は高い放射率を有する材質よりなる請求項１
記載の調理装置。
【請求項５】集光部は赤外線を透過する薄型のフレネル
レンズからなる請求項１記載の調理装置。
【請求項６】赤外線検出素子は星形多対の熱電対素子を
配列し前記熱電対素子の温接点が集光部の光軸近傍に位
置するサーモパイルからなる請求項１記載の調理装置。
【請求項７】ホルダーの表面は高い放射率を有する材質
よりなる請求項１記載の調理装置。
【請求項８】熱伝導性に優れた材質からなる充填剤によ
ってホルダーと赤外線検出素子あるいは前記ホルダーと
集光部を熱結合する請求項１記載の調理装置。
【請求項９】赤外線検出素子は熱伝導性に優れた材質よ
りなる基板上に設けられ、前記赤外線検出素子は前記基
板と熱結合していることを特徴とする請求項１記載の調
理装置。
【請求項１０】赤外線検出素子の出力信号を増幅する増
幅回路に電源を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記載の調理装置。
【請求項１１】ケースに設けた開口部は筒状をなし、前
記開口部の内壁面は高い放射率を有する材質よりなる請
求項１又は請求項２記載の調理装置。
【請求項１２】ケースに設けた開口部は筒状をなし、前
記開口部の内壁面に複数の突起部を有することを特徴と
する請求項１又は請求項２記載の調理装置。
【請求項１３】ケースに設けた開口部は筒状をなし、前
記開口部の断面形状が集光部の有効集光面の形状に略一
致することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の調
理装置。
【請求項１４】ケース内部で開口部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請求項１
又は請求項２記載の調理装置。
【請求項１５】ケースとホルダー、集光部、赤外線検出
素子との間に断熱板を設けた請求項１又は請求項２記載
の調理装置。