JPH1028647A

JPH1028647A - 調理器

Info

Publication number: JPH1028647A
Application number: JP18717796A
Authority: JP
Inventors: Ikuko Kai; 郁子甲斐; Yumiko Hara; 由美子原; Shinji Kondo; 信二近藤; Hideki Omori; 英樹大森; Toshiaki Iwai; 利明岩井; Michiko Kuroda; 美智子黒田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-07-17
Filing date: 1996-07-17
Publication date: 1998-02-03

Abstract

(57)【要約】【課題】実際の調理物の温度をより正確に判断し、適
正な温度制御が行える調理器を実現すること。【解決手段】鍋３の内部の負荷４を加熱する加熱コイ
ル５等の加熱手段に供給する電力を制御する制御手段７
と、前記加熱手段の温度を測定する温度測定手段９と、
鍋３への負荷４の投入状態を判定する負荷状態判定手段
と、鍋３の内部の負荷４の温度を推定する負荷温度推定
手段と、調理行程における制御パラメータを記憶する記
憶手段と、負荷４への加熱電力を決定する電力決定手段
とを備え、負荷４の正確な温度制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として一般家庭
向けの調理器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の調理器は、本体部分に設
けられた温度測定手段により間接的に調理物の温度を測
定し、温度制御を行い調理の自動化を図る方式であっ
た。これらは、本体部分に設けられた温度測定手段の出
力により間接的に鍋等の内部の調理物の状態を判定し、
それによって加熱電力を決定していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
本体部分に設けられた温度測定手段では、調理物の温度
を間接的に測定しているため、実際の調理物の温度と測
定された温度との間に差があり、かつ温度変化曲線も異
なるために、自動調理を図る上で動作に遅れが生じた
り、調理物の温度変化に対応できないという課題があっ
た。また、熱容量の違いのために、本体部分の方が調理
物より先に負荷投入後の温度上昇が早く、測定温度によ
り判定すると負荷投入の影響から復帰しているのに、実
際の調理物の温度は十分に上昇しきれていないという状
況があった。この為、連続的に負荷を投入した場合にそ
の遅れの影響が顕著に現れ、測定温度により負荷投入か
らの復帰を判定すると、十分な加熱電力が得られず、徐
々に調理物の温度が低下していくという課題があった。

【０００４】本発明はこのような従来の調理器が有して
いる課題を解決するもので、正確な温度制御が行う調理
器を実現するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の調理器は、鍋等の内部の調理物を加熱する加
熱手段と、加熱手段に供給する電力を制御する制御手段
と、加熱手段の温度を測定する温度測定手段と、鍋等へ
の調理物の投入状態を判定する負荷状態判定手段と、鍋
等の内部の調理物の温度を推定する負荷温度推定手段
と、調理行程における制御パラメータを記憶する記憶手
段と、加熱電力を決定する電力決定手段を備えたもので
ある。

【０００６】

【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、鍋等の内
部の調理物を加熱する加熱手段と、加熱手段に供給する
電力を制御する制御手段と、加熱手段の温度を測定する
温度測定手段と、鍋等への調理物の投入状態を判定する
負荷状態判定手段と、鍋等の内部の調理物の温度を推定
する負荷温度推定手段と、調理行程における制御パラメ
ータを記憶する記憶手段と、加熱電力を決定する電力決
定手段を備えたことにより、正確な温度制御を行う事が
できる。

【０００７】請求項２記載の発明は、負荷温度推定手段
は、温度測定手段の出力の時間微分を計算する微分手段
と、推定手段を備え、温度測定手段の出力と温度微分の
出力とから負荷温度を推定する構成とすることで、負荷
温度の正確な温度推定を簡単な構成で行い、正確な負荷
温度制御を行う事ができる調理器を実現できるものであ
る。

【０００８】請求項３記載の発明は、負荷温度推定手段
をニューラルネットワークにより構成することで、用意
に設計が可能な正確な負荷温度制御を行う事ができる調
理器を実現できるものである。

【０００９】請求項４記載の発明は、負荷状態判定手段
は、鍋等への調理物の追加投入を判定する負荷投入判定
手段と、追加投入された負荷の影響からの復帰を判定す
る負荷投入復帰判定手段とを備えた構成としたことで、
負荷状態によらず正確な負荷温度制御を行う事ができる
調理器を実現できるものである。

【００１０】請求項５記載の発明は、負荷投入復帰判定
手段は、負荷温度推定手段の出力により負荷投入復帰を
判定する構成としたことで、負荷温度と測定温度の遅れ
に影響されずに正確な負荷温度制御を行う事ができる調
理器を実現できるものである。

【００１１】請求項６記載の発明は、負荷投入復帰判定
手段は、負荷温度推定手段の出力の時間変化により負荷
投入復帰を判定する構成としたことで、負荷温度と測定
温度の変化の違いに影響されずに正確な負荷温度制御を
行う事ができる調理器を実現できるものである。

【００１２】請求項７記載の発明は、負荷投入復帰判定
手段は、負荷温度推定手段の出力と負荷温度推定手段の
出力の時間変化により負荷投入復帰を判定する構成とし
たことで、負荷温度と測定温度の遅れや変化の違いに影
響されず正確な負荷温度制御を行う事ができる調理器を
実現できるものである。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の第一の実施例について説明す
る。

【００１４】図１は本実施例の構成図でである。誘導加
熱調理器の本体１（以下単に本体１と称する）の上面を
構成するプレート２上には、負荷４である調理材料を収
容する鍋３を載置している。この鍋３は、本体１内に設
けた高周波磁界を発生し鍋３を誘導加熱する加熱コイル
５と、加熱コイル５に高周波電流を供給するインバータ
回路６とともに、負荷４を加熱する加熱手段を構成して
いる。７は前記インバータ回路６を制御する制御手段
で、加熱コイル５に供給する電力を決定する電力決定手
段１５の出力によって駆動されている。プレート２の下
面には、サーミスタ等によって構成した温度測定手段９
を配置しており、この温度情報は負荷４の現在の温度を
推定する負荷温度推定手段１２及び電力決定手段１５に
伝達されている。また、本体表面には加熱スタートを指
示する加熱スイッチ１０を設けてある。

【００１５】図４は本実施例のブロック図である。負荷
温度推定手段１２は温度測定手段の出力の時間微分を計
算する微分手段１３と温度測定手段９の出力と微分手段
１４の出力により負荷温度を推定する推定手段１４とに
よって構成される。推定手段１４はニューラルネットワ
ークによって構成されている。電力決定手段１５は負荷
投入状態を判定する負荷状態判定手段１８と、負荷投入
の影響のない定常状態に負荷温度を設定温度に保つため
の温度制御を行う定常温度制御手段２１と、加熱開始直
後の負荷温度が設定温度に至る以前の電力制御を行う初
期電力制御手段２２を有するものである。負荷状態判定
手段１８は、温度測定手段９の出力により負荷投入を判
定する負荷投入判定手段１９と、負荷温度推定手段１２
の出力により負荷投入の影響からの復帰を判定する負荷
投入復帰判定手段２０により構成される。記憶手段１６
は電力決定手段１５及び負荷温度推定手段１２の動作に
必要な制御パラメータ及び所定区間の測定温度を記憶す
る記憶するものである。計時手段１７は時間を測定する
ものである。これらの負荷温度推定手段１２、電力決定
手段１５、記憶手段１６、計時手段１７はマイクロコン
ピュータ８によって構成している。

【００１６】次に、本実施例の温度制御装置の具体回路
構成を図２によって説明する。加熱コイル５を駆動する
インバータ回路６は、交流電源を全波整流する整流器、
平滑コンデンサ、限流インダクタンス、共振コンデン
サ、スイッチング素子等によって構成している。加熱コ
イル５は前記共振コンデンサに並列に接続しており、イ
ンバータ回路６は加熱コイル５に高周波電流を供給して
いる。また前記スイッチング素子は制御手段７によって
オン・オフ制御されており、このオンオフの周期を調整
することによってインバータ回路６の発振周波数を可変
でき、加熱コイル５の加熱出力を制御できるものであ
る。マイクロコンピュータ８は、加熱スイッチ１０の信
号をＩ１から入力され、温度測定手段９の信号をＡＤ１
から入力されて、Ｏ１から制御手段７に制御信号を出力
している。また１１は、マイクロコンピュータ８等の直
流電源を必要とする回路に電力を供給する直流電源回路
である。

【００１７】本実施例では、負荷４の温度を図３に示し
ている伝熱モデルによって推定しているものである。つ
まり伝熱系を、発熱部と負荷と温度測定手段を含むセン
サ部の３部分として考えている。このとき発熱部の発熱
量をＰ、発熱部の温度をＴｐ、負荷の温度をＴｗ、センサ
部の温度をＴｓ、発熱部の熱容量をαｐ、負荷の熱容量を
αｗ、センサ部の熱容量をαｓ、発熱部から負荷への熱伝
達率ｈｗ、発熱部からセンサ部への熱伝達率をｈｓ、発熱
部から雰囲気への熱伝達率をｈａｐ、負荷から雰囲気へ
の熱伝達率をｈａｗ、センサ部から雰囲気への熱伝達率
をｈａｓ、雰囲気の温度をＴａとしている。

【００１８】このとき数１は発熱部に関する熱流量を、
数２はセンサ部に関する熱流量を、数３は負荷に関する
熱流量を示している。数１と数２から発熱部の温度Ｔｐ
を消去すると、負荷の温度Ｔｗとセンサ部の温度Ｔｓと
の関係を示す数４が導き出される。

【００１９】

【数１】

【００２０】

【数２】

【００２１】

【数３】

【００２２】

【数４】

【００２３】このとき、雰囲気温度Ｔａをほぼ一定であ
ると考えると、数４は負荷の温度Ｔｗは、センサ部の測
定温度Ｔｓと、測定温度Ｔｓの微分値と、測定温度Ｔｓ
の２階微分値と、発熱量つまり加熱電力Ｐによって決定
されることを示している。本実施例では負荷温度推定は
負荷投入判定後、加熱電力を最大にした後のみに行って
いる為、加熱電力Ｐは常に一定である。さらに常に負荷
投入後の状態のみの推定であるために、測定温度Ｔｓの
二階微分もまた常に近似した値をとる。従って、本実施
例においては、負荷の温度Ｔｗは、センサ部の測定温度
Ｔｓと、測定温度Ｔｓの微分値のみによって決定され
る。以上のような理論に基づいて精度よく負荷の温度を
推定しているものである。

【００２４】次に本実施例の動作について説明する。図
６に本実施例の全体の動作フローチャートを示す。使用
者が加熱スイッチを押し、スイッチをオンした回数によ
り負荷４の設定温度を決定すると、使用者の設定した設
定温度に負荷温度を制御するための制御パラメータ（定
常時の供給電力Ｐlow、Ｐhigh、設定負荷温度Ｔf0、目
標センサ部温度Ｔ0など）を記憶手段から入力し初期化
し、計時手段の時刻をリセットする。まず、加熱開始直
後は、初期電力制御手段からの出力により供給電力を決
定する。

【００２５】図７に初期電力制御手段の動作フローチャ
ートを示す。まず、温度測定手段より時刻ｔにおける測
定温度Ｔ(t)を所定間隔（本実施例においては２秒とす
る）で入力する。この間隔が本実施例における制御系の
制御サイクルになる。このＴ(t)が目標センサ部温度Ｔ0
から系に対する制御の遅れによるオーバーシュートを考
慮した余裕幅ΔＴ0を引いた値以上になると、定常時の
設定電力ＰlowあるいはＰhighに至るまで時刻tstep毎に
電力Ｐstep（Ｗ）づつ電力を下げていく。本実施例にお
いては、表１のように各パラメータを設定している。例
えば、使用者が１６０℃と設定したとすると、測定温度
が１１５℃以上になるまで１４００Ｗで加熱し、１１５
℃以上にると１５秒間隔で２００Ｗずつ４００Ｗまで電
力を下げる。

【００２６】

【表１】

【００２７】前記行程を終了すると、定常行程に入る。
図８に定常温度制御手段の動作フローチャートを示す。
初期電力制御行程と同じく所定間隔（制御サイクル）で
温度測定手段から時刻ｔにおける測定温度Ｔ(t)を入力
し、負荷投入状態であれば負荷投入復帰判定へ、負荷状
態でなければ負荷投入判定へと行程を進める。負荷投入
判定は、表Ｔ(t)−Ｔ0、Ｔ(t)−Ｔ(t-10)の二つの値に
より行われ、表２のような条件を満たしている場合に負
荷投入と判定する。負荷投入判定がなされると、供給電
力を最大（１４００Ｗ）にし、速やかに投入負荷の影響
をなくすように制御する。

【００２８】

【表２】

【００２９】負荷投入なしの場合は、定常温度制御工程
を行う。図１０に定常温度制御の動作フローチャートを
示す。定常温度制御はＴ(t)とＴ0の比較により行われ
る。Ｔ(t)よりＴ0が高い場合はＰlow、低い場合はＰhig
hを出力する。さらに、電力値が連続してＡ時間内（本
実施例においてはＡは６０秒とする）Ｐlowであり、測
定温度勾配が正である場合は、二つの電力値をそれぞれ
Ｂ（本実施例においてはＢは１００Ｗとする）だけ減少
させ、温度制御を行う。同様に、電力値が連続してＡ時
間Ｐhighであり、測定温度勾配が負である場合には、二
つの電力値をそれぞれＢだけ増加させ、温度制御を行
う。例えば、使用者の設定温度が１６０℃である場合、
定常温度制御の為の電力値の初期値は４００Ｗ（Ｐlo
w）と５００Ｗ（Ｐhigh）であり、Ｔ(t)が１３０℃以上
の場合は４００Ｗ、未満の場合は５００Ｗの電力が供給
され、測定温度により切り替えられながら定常温度制御
を行う。このようにして、電力値を調整しながら温度制
御を行う。

【００３０】負荷投入状態である場合、負荷投入復帰判
定を行う。図９に負荷投入復帰判定の動作フローチャー
トを示す。まず、負荷温度推定手段が微分手段の出力Δ
Ｔ(t)およびＴ(t)を元に負荷温度推定を行う。

【００３１】このとき本実施例では、推定手段１４とし
て図５に示しているニューラルネットワークを使用して
いるものである。このニューラルネットワークは一般的
な階層型の構成のもので、あらかじめ、入力値と出力値
との関係を学習させたものを用いている。学習させる教
師データは、使用する温度制御装置を実際に動作させて
測定を行ったものを使用している。つまり、温度測定手
段９によって温度を測定し、電力は電力計を用いて測定
し、また温度計を用いて負荷４の温度を直接測定してお
いて、（測定温度、測定温度の１階微分値、負荷温度）
のデータの組を作製するものである。このデータの組を
複数作成して、教師データとしてニューラルネットワー
クの学習を行うものである。この学習方法は、一般的に
用いられているバックプロパゲーションを使用してい
る。こうして学習済みのニューラルネットワークに（測
定温度、測定温度の１階微分値）のデータを入力する
と、ニューラルネットワークはそのときの負荷４の温度
を出力するものである。

【００３２】推定手段１４としてニューラルネットワー
クを使用した場合には、非線形な入出力の関係を容易に
学習させることができ、推論精度の高い推定手段を実現
できるものである。また、入力数が多い場合にも設計が
容易であるという利点を有している。

【００３３】このようにして算出された負荷温度の推定
値が設定負荷温度Ｔf0（設定温度１６０℃の場合は１６
０℃）以上であれば、負荷投入から復帰したと判定さ
れ、定常温度制御を行うようにする。以下、使用者が電
源を切るまで制御サイクル毎にこれを繰り返す。以上の
ように本実施例によれば、推定した負荷温度を基に負荷
投入復帰判定を行うことで、系の遅れに作用されず、負
荷の温度制御を高精度で行う調理器を提供することがで
きる。

【００３４】さらに、非線形な入出力関係を容易に実現
できるニューラルネットワークを用いることで、負荷温
度を高精度で推定することができる。

【００３５】（実施例２）負荷投入復帰判定手段が図１
３のような動作を行う前記実施例１と同様の調理器とす
る。図１３に示すように、微分手段の出力ΔＴ(t)とＴ
(t)により負荷温度推定手段によって推定された負荷温
度Ｔft)が負荷投入判定がなされた直後に推定された負
荷温度Ｔf0以上であり、かつＴf(t)の時間変化がＣ（本
実施例においてはＣは0.4℃/１秒とする）以上である場
合に負荷投入から復帰したと判定し、供給電力を定常温
度制御の電力（Ｐlow）まで下げ、定常温度制御を再開
する。

【００３６】上記以外の構成、動作は本発明の実施例１
と同じである。以上のように本実施例によれば、推定し
た負荷温度を基に負荷投入復帰判定を行うことで、系の
遅れに作用されず、かつ負荷温度と測定温度の変化の違
いに作用されずに、負荷の温度制御を高精度で行う調理
器を提供することができる。

【００３７】さらに、非線形な入出力関係を容易に実現
できるニューラルネットワークを用いることで、負荷温
度を高精度で推定することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、鍋等の内部の調理物を加熱する加熱手段と、加熱
手段に供給する電力を制御する制御手段と、加熱手段の
温度を測定する温度測定手段と、鍋等への調理物の投入
状態を判定する負荷状態判定手段と、鍋等の内部の調理
物の温度を推定する負荷温度推定手段と、調理行程にお
ける制御パラメータを記憶する記憶手段と、加熱電力を
決定する電力決定手段を備えた構成として、正確な温度
制御を行う事ができる調理器を実現できるものである。

【００３９】また、請求項２記載の発明によれば、負荷
温度推定手段は、温度測定手段の出力の時間微分を計算
する微分手段と、推定手段を備え、温度測定手段の出力
と温度微分の出力とから負荷温度を推定する構成とし
て、負荷温度の正確な温度推定を簡単な構成で行い、正
確な負荷温度制御を行う事ができる調理器を実現できる
ものである。

【００４０】また、請求項３記載の発明によれば、負荷
温度推定手段をニューラルネットワークにより構成し、
用意に設計が可能な正確な負荷温度制御を行う事ができ
る調理器を実現できるものである。

【００４１】また、請求項４記載の発明によれば、負荷
状態判定手段は、鍋等への調理物の追加投入を判定する
負荷投入判定手段と、追加投入された負荷の影響からの
復帰を判定する負荷投入復帰判定手段とを備えた構成と
し、負荷状態によらず正確な負荷温度制御を行う事がで
きる調理器を実現できるものである。

【００４２】また、請求項５記載の発明によれば、負荷
投入復帰判定手段は、負荷温度推定手段の出力により負
荷投入復帰を判定する構成とし、負荷温度と測定温度の
遅れに影響されずに正確な負荷温度制御を行う事ができ
る調理器を実現できるものである。

【００４３】また、請求項６記載の発明によれば、負荷
投入復帰判定手段は、負荷温度推定手段の出力の時間変
化により負荷投入復帰を判定する構成とし、負荷温度と
測定温度の変化の違いに影響されずに正確な負荷温度制
御を行う事ができる調理器を実現できるものである。

【００４４】さらに、請求項７記載の発明によれば、負
荷投入復帰判定手段は、負荷温度推定手段の出力と負荷
温度推定手段の出力の時間変化により負荷投入復帰を判
定する構成とし、負荷温度と測定温度の遅れや変化の違
いに影響されず正確な負荷温度制御を行う事ができる調
理器を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の調理器の全体構成図

【図２】同、調理器の制御回路の具体的構成図

【図３】同、調理器の負荷温度推定の原理の説明図

【図４】同、調理器の詳細ブロック図

【図５】同、調理器の推定手段のニューラルネットワー
クの構成図

【図６】同、調理器の全体の動作フローチャート

【図７】同、調理器の初期電力制御行程の動作フローチ
ャート

【図８】同、調理器の定常温度制御行程の動作フローチ
ャート

【図９】同、調理器の負荷投入復帰判定行程の動作フロ
ーチャート

【図１０】同、調理器の定常温度制御行程の動作フロー
チャート

【図１１】本発明の第２の実施例の負荷投入復帰判定行
程の動作フローチャート

【符号の説明】

３鍋７制御手段９温度測定手段１２負荷温度推定手段１３微分手段１５電力決定手段１８負荷状態判定手段１９負荷投入復帰判定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大森英樹大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者岩井利明大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者黒田美智子大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鍋等の内部の調理物を加熱する加熱手段
と、加熱手段に供給する電力を制御する制御手段と、加
熱手段の温度を測定する温度測定手段と、鍋等への調理
物の投入状態を判定する負荷状態判定手段と、鍋等の内
部の調理物の温度を推定する負荷温度推定手段と、調理
行程における制御パラメータを記憶する記憶手段と、加
熱電力を決定する電力決定手段とを備えた調理器。
【請求項２】負荷温度推定手段は、温度測定手段の出
力の時間微分を計算する微分手段と、推定手段とを備
え、温度測定手段の出力と温度微分の出力とから負荷温
度を推定してなる請求項１記載の調理器。
【請求項３】負荷温度推定手段の推定手段は、ニュー
ラルネットワークにより構成されてなる請求項２記載の
調理器。
【請求項４】負荷状態判定手段は、鍋等への調理物の
追加投入を判定する負荷投入判定手段と、追加投入され
た調理物の影響からの復帰を判定する負荷投入復帰判定
手段とを備えてなる請求項１記載の調理器。
【請求項５】負荷投入復帰判定手段は、負荷温度推定
手段の出力を利用してなる請求項４記載の調理器。
【請求項６】負荷投入復帰判定手段は、負荷温度推定
手段の出力の時間変化を利用してなる請求項４記載の調
理器。
【請求項７】負荷投入復帰判定手段は、負荷温度推定
手段の出力と負荷温度推定手段の出力の時間変化を利用
してなる請求項４記載の調理器。