DE69221043T2

DE69221043T2 - Kochgerät

Info

Publication number: DE69221043T2
Application number: DE69221043T
Authority: DE
Inventors: Motohiko Naka; Kazunari Nishii; Shigeki Ueda; Kenji Watanabe
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1991-08-30
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1998-02-26
Anticipated expiration: 2012-08-29
Also published as: KR0150799B1; KR930005502A; EP0529644A3; DE69221043D1; CA2077018A1; US5389764A; EP0529644B1; CA2077018C; EP0529644A2; AU2135792A; AU647956B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft generell Kochgeräte, wie beispielsweise einen Elektroofen, einen Elektroherd bzw. ein Elektrokochfeld, Verbundöfen usw. Hierbei können die Bedienungstasten in einem Bedienungsabschnitt zur Verbesserung des Bedienungskomforts konzentriert sein. Weiterhin kann die Kochleistung in einem automatischen Kochbetrieb verbessert sein.
Mit dem Auftauchen von Mikrocomputern sind elektronische Steuerungen in augenfälliger Weise in den Bereich der modernen Haushaltsgeräte eingezogen. Kochgeräte, die verschiedene Funktionen aufweisen, werden insbesondere mit Temperatursensoren, Feuchtigkeitssensoren und Mikrocomputern, die miteinander verbunden sind, ausgestattet. Eine dieser Funktionen ist ein automatischer Kochbetrieb.
Die US-A-4,91 4,277 offenbart eine elektronische Steuerung für einen elektrischen Haushaltsofen, der einen Mikroprozessor, ein Feld mit Funktions- und Speichertasten, die als eine Tastatur verwendet werden, einen Arbeitsspeicher des Mikroprozessors, einen Lernspeicher, in den alle diejenigen Parameter eines experimentellen Kochvorganges, wenn dieser ausgeführt wird, mit der Ausnahme einer zweiten Modifikation, die zeitlich zu dicht an der ersten Modifikation liegt, gespeichert werden, sowie einen Permanentspeicher aufweist, welcher außerhalb oder innerhalb des Mikroprozessors vorgesehen ist und in den wahlweise während einer Unterbrechung des Kochvorganges auf Befehl des Benutzers oder automatisch die Parameter übertragen werden, die zu einem gegebenen Augenblick in dem Lernspeicher vorhanden sind.
Für die praktische Anwendung sind bereits ein Kochgerät mit einem direkten Erfassen der Oberflächentemperatur des Kochgutes unter Verwendung eines Infrarot-Temperatursensors zum Steuern eines Heizmittels, ein Kochgerät, bei dem eine Temperatursonde in das Kochgut eingeführt wird, um unmittelbar die Temperatur zum Steuern des Heizmittels zu erfassen, ein Kochgerät mit einem Erfassen der Umgebungstemperatur innerhalb der Kochkammer mittels eines Thermistors, um einen automatischen Kochvorgang in Übereinstimmung mit der Information auszuführen, sowie andere Kochgeräte erfunden worden. Beim Grillen oder Backen in einem Ofen mit einem Kochgerät, welches einen lnfrarot-Temperatursensor verwendet, wird die Hitzefestigkeit des Sensors selbst ein Problem, wenn die Temperatur im Ofeninneren auf 250º C bis 300º C ansteigt. Tatsächlich wird der Sensor thermisch evakuiert, wobei die Temperatur des zu messenden Kochgutes auf annähernd 60º C gemessen wird. Anschließend wird die Temperatur angepaßt, um mit einem Temperaturgrad bzw. Temperaturgradienten, der 60º C erreicht, abgeschätzt zu werden. Daher wird eine beträchtliche Streuung in dem Fertigstellungs-Kochvorgang verursacht. Ein Kochgerät mit einem Erfassen der Temperatur durch eine Temperatursonde, die direkt in das Kochgut eingeführt wird, ist hinsichtlich der Temperaturerfassung positiv zu werten, wobei Probleme dahingehend auftreten, daß die Bedienungsfreundlichkeit eingeschränkt und die Hygiene gestört ist. Ein automatisches Kochverfahren für ein Kochgerät, welches den bekannten, am häufigsten übernommenen Thermistor verwendet, wird nachstehend erläutert. Figur 13(a) gibt den Verlauf der Änderung der Umgebungstemperatur innerhalb der Kochkammer von dem Beginn des Kochvorganges an wieder. Die Temperatur wird mit dem Thermistor erfaßt. Die Kochzeit des Kochgutes wird mit der nachfolgend angegebenen numerischen Gleichung (1) bestimmt. Insbesondere wird eine verstrichene Zeit t1, die durch das Erreichen einer bestimmten Temperatur T durch die Umgebungstemperatur bestimmt wird, gemessen und eine Zeit t, die durch Multiplikation der Zeit t1 mit einer für das Nahrungsmittel charakteristischen Konstanten K bestimmt wird, als Kochzeit herangezogen.
t = t1 + K x t1 (Gleichung (1))
Wenn aufeinanderfolgend gekocht wird, nimmt die Temperatur innerhalb der Kochkammer einen extrem hohen Wert an. Die Figur 13(b) zeigt in diesem Fall den Verlauf der Änderung der Umgebungstemperatur innerhalb der Kochkammer von Beginn des Kochvorganges an. Die Umgebungstemperatur sinkt einmal ab und steigt dann wieder an. Die Figur 13(b) unterscheidet sich von der Figur 13(a), da, sofern die Anfangstemperatur innerhalb der Kochkammer hoch ist, die Wärme innerhalb der Kochkammer über eine gewisse Zeit von dem Kochgut absorbiert bzw. aufgenommen wird, wenn der Kochvorgang beginnt. In diesem Fall kann die Kochzeit nicht mit der Gleichung (1) bestimmt werden. Üblicherweise wird daher die Kochzeit grob abgeschätzt. Ein Kochgerät, welches eine ausgezeichnete Kochleistung und einen ebensolchen Betrieb zeigt, ist mit diesem Verfahren schwer zu verwirklichen.
Es ist festzuhalten, daß deutliche Wechselbeziehungen bestehen, die von der Kochkategorie bzw. Kochart über die Kochfertigstellung, der Oberflächentemperatur des Kochgutes usw. abhängen. Das beste Kochgerät kann sogar hinsichtlich der Fertigstellung des Kochgutes, auch hinsichtlich der Konzentrierung der Betätigungstasten in der Kochart erreicht werden, wenn die Oberflächentemperatur während des Kochvorganges des Kochgutes in Echtzeit ohne Kontakt positiv erkannt werden kann. Der Kochg rad kann durch Erfassen der Oberflächentemperatur des Kochgutes usw. erfaßt werden. Da ein derartiges Problem, wie es vorstehend erläutert worden ist, vorhanden ist, ist es schwierig, ein derartiges Kochgerät zu realisieren.
In der jüngeren Forschung erfolgte aktiv die Anwendung von neuronalen Netzen auf verschiedenen Feldern. Spezielle Zellen, die als Neuronen bezeichnet werden, sind in einem lebenden Kärper vorhanden. Die Neuronen werden in einer großen Menge als Operationselemente in den Gehirnen von lebenden Kreaturen miteinander kombiniert. Das Neuron beherrscht eine flexible, von einem Gehirn ausgeführte lnformationsverarbeitung, die als Vvlernenvv, UV Speichern UV, VV Beurteilen UV, "Assoziieren" usw. bezeichnet wird.
Ein Modell, welches als neuronales Netzwerk bezeichnet wird, wird für numerische Analysen von Eigenschaften der Signalübertragung, die Nervenzellen aufweisen, vorgeschlagen. Die Möglichkeit verschiedener Anwendungen werden überprüft.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Daher wurde die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die nachhaltige Beseitigung der vorstehend diskutierten Nachteile entwickelt, die dem Stand der Technik innewohnen. Der Erfindung liegt im wesentlichen die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Kochgerät zu schaffen.
Um die vorstehende sowie weitere Aufgaben zu lösen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Kochgerät vorgesehen, welches eine Kochkammer zur Aufnahme eines Kochgutes, ein Kochmittel zum Kochen des innerhalb der Kochkammer befindlichen Kochgutes, ein Erfassungsmittel für physikalische Größen zum Erfassen einer Änderung in einer physikalischen Größe in der Kochkammer, während das Kochgut gekocht wird, und zum Bereitstellen eines Ausgabesignals, welches die erfaßte Änderung in der physikalischen Größe repräsentiert, ein Taktgebermittel zum Erfassen der Zeitdauer, die von dem Zeitpunkt aus verstrichen ist, von dem an das Kochmittel das Kochen des Kochgutes begonnen hat, wobei das Taktgebermittel ein Ausgabesignal bereitstellt, welches die Zeitdauer repräsentiert, ein Abschätzmittel zum Abschätzen des Kochfortschrittsgrades, den das Kochgut erreicht hat, und zur Ausgabe eines Signals, weiches eine Abschätzung des Kochfortschrittgrades repräsentiert, basierend auf den Ausgabesignalen aus dem Erfassungsmittel für physikalische Größen und aus dem Taktgebermittel, und ein Steuermittel zur Ausgabe eines Steuersignals an die Heizeinrichtung enthält, wenn das von dem Abschätzmittel für den Kochfortschrittsgrad ausgegebene Signal eine Abschätzung des Kochfortschrittgrades anzeigt, den das Kochgut erreicht hat. Es ist weiterhin ein Netzspannungs-Erfassungsmittel zum Erfassen der Spannung der Netzenergie, die der Kochkammer zugeführt wird, und zum Bereitstellen eines Ausgabesignals vorgesehen, welches die erfaßte Spannung repräsentiert, wobei das Abschätzmittel für den Kochfortschrittsgrad aus einer Einrichtung nach dem Muster bzw. Modell eines neuronalen Netzes gebildet ist und den abgeschätzten Kochfortschrittsgrad bereitstellt, den das Kochgut erreicht hat, wobei dieser weiterhin auf dem Ausgabesignal aus dem Netzspannungs-Erfassungsmittel beruht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Um den Kochgrad zu erkennen, wird ein neuronales Netzwerk als ein Mittel zum indirekten Abschätzen der Information des physikalischen Wertes innerhalb der Kochkammer verwendet, die tatsächlich die Oberflächentemperatur und die Temperatur in der Mitte des Kochgutes erfaßbar macht, welche in der praktischen Verwendung schwer zu erfassen sind. Dies ist der Grund, warum die Temperaturbeziehung zwischen der Eingabeinformation und dem Kochgut mehrdeutig ist und das bekannte Verfahren als schwierig in der Realisierung angesehen wird, da die Festlegung der Funktionsform und die schwierige Einstellung der Parameter als voraussagbar betracht werden, wenn ein nichtlineares, rekursives Analyseverfahren verwendet wird. Eine der Eigenschaften des neuronalen Netzwerkes, nämlich die "Approximate Realization of Continuous Mapping Function" wurde eingesetzt. Die Oberflächentemperatur und die Temperatur in der Mitte des Kochgutes während des Kochvorganges wurden tatsächlich aus den physikalischen Informationen, die aus Meß- und/oder Erfassungsvorgängen zur Verfügung standen, abgeschätzt. Diejenigen Informationen, die bei dem Kochgerät erfaßbar sind, sind die Temperaturinformation um das Kochgut herum, die Feuchtigkeitsinformation, die Netzwerk-Spannungsinformation, die Information hinsichtlich der verstrichenen Zeit von dem Beginn des Kochvorganges an usw. Die vorliegende Erfindung realisiert ein Kochgeräte, bei dem das neuronale Netzwerk zum Abschätzen der Oberflächentemperatur in Echtzeit und der Temperatur in der Mitte des Kochgutes während des Kochvorganges aufgebaut wird, wobei das neuronale Netzwerk auf die Mikrocomputer des Kochgerätes übertragen wird, um so die Betätigungstasten in dem Betätigungsabschnitt zu konzentrieren und um so die Kochleistung bei dem automatischen Kochvorgang zu verbessern.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGSFIGUREN

Diese sowie weitere Gegenstände und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nachstehend aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher zutage treten. Hierbei ist:
Figur 1 ein Blockdiagramm eines Kochgerätes in einem Ausführungsbeispiel, welches das Verständnis der näher erläuterten Erfindung unterstützt;
Figuren 2 jeweils ein Blockdiagrarnrn eines Kochgeräte in einem Ausfüh und 3 rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 4 ein Blockdiagramm eines Bedienabschnittes bei einem Kochgerät gemäß den Blockdiagrammen der Figuren 1 bis 3;
Figur 5 eine detaillierte Ansicht von Kochkategorien des Kochgerätes;
Figur 6 eine Ansicht, die die Fertigstellungs-Oberflächenternperatur für jede der Kochkategorien des gleichen Kochgerätes wiedergibt;
Figuren 7(a) Graphen, die jeweils ein Beispiel von Versuchsdaten der Kochbis 7(c) geräte gemäß den Blockdiagrarnrnen der Figuren 1 bis 3 wiedergeben;
Figuren 8(a) Graphen, die jeweils ein weiteres Beispiel von Versuchsdaten der bis 8(c) Kochgeräte wiedergeben;
Figuren 9(a) Graphen, die ein weiteres Beispiel von Versuchsdaten des Koch bis 9(c) gerätes wiedergeben;
Figur 10 ein Blockdiagramm, welches den Aufbau eines Mehrschichtperceptrons unter Verwendung des Modells eines neuronalen Netzwerkmittels bei dem Kochgerät wiedergibt;
Figur 11(a) und 11(b) Graphen, die die Eigenschaften der Versuchsdaten des gleichen Kochgerätes und der abgeschätzten Temperatur wiedergeben;
Figur 12 ein Graph, der die Schaltzeit des Kochmittels des Kochgerätes gemäß dem Blockdiagramm der Figur 3 wiedergibt; und
Figuren 13(a) und 13(b) Graphen, die wiedergeben, wie die optimale Kochzeit in Übereinstimmung mit den bekannten Kochgeräten bestimmt wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Bevor mit der Beschreibung der vorliegenden Erfindung fortgefahren wird, ist zu bemerken, daß gleiche Bauteile durch gleiche Bezugszeichen in sämtlichen beigefügten Zeichnungsfiguren bezeichnet werden.
Die vorliegende Erfindung wird nun nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 12 in Übereinstimmung mit den nachfolgenden Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

(Ausführungsbeispiel 1)

Ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine Grilleinrichtung eines Herdofens als ein Kochgerät eingesetzt worden ist, wird nun nachstehend in Verbindung mit Figur 1 erläutert. Das Kochgerät 1 umfaßt eine Kochkammer 2 zur Aufnahme des Kochgutes, ein Kochmittel 3 (eine Heizeinrichtung im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels) zum Kochen von Kochgütern, ein Steuermittel 4 zum Steuern des Kochmittels 3, ein Erfassungsmittel für einen physikalischen Wert zum Erfassen von Änderungen in dem physikalischen Wert, die aus dem Kochgut während des Kochvorganges resultieren, ein A/D-Urnwandlungsmittel 6, ein Taktgebermittel 7, ein Abschätzmittel 8 zum Abschätzen des Kochfortschrittsgrades des Kochgutes und ein Betätigungs- bzw. Bedienmittel 9. Das Erfassungsmittel 5 zum Erfassen einer Änderung in einer physikalischen Größe ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in der Lage, die Umgebungs- bzw. Klimatemperatur innerhalb der Kochkammer 2 zu erfassen. Dieses Erfassungsmittel wird durch einen Thermistor und dgl. gebildet. Das Abschätzmittel 8 zum Abschätzen des Kochfortschrittsgrades ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Temperaturabschätzmittel zum Abschätzen der Temperatur des Kochgutes. Das Taktgebermittel 7 zählt die Zeit von dem Beginn des Kochvorganges an. Das Betätigungsmittel 9 wird durch eine Kategorieauswahltast 10 zum Auswählen der Kategorie bzw. der Art des Nahrungsmittels und eine Kochtaste 11 zum Starten und/oder Stoppen des Kochvorganges gebildet. Figur 4 gibt den Aufbau des Betätigungs- bzw. Bedienmittels 9 wieder. Mit der Kategorieauswahltaste 10 können fünf Arten von Kategorien ausgewählt werden. Das Bezugszeichen 10a kennzeichnet das Braten einer Fischoder Fleischscheibe mit einem Netz, Bezugszeichen 10b bezeichnet das Gratinieroder Foliengrillen, Bezugszeichen 10c kennzeichnet das Braten von Fisch oder Fleisch mit Soy bzw. Sojabohnenöl, Bezugszeichen 10d bezeichnet das Braten von Fisch unter Verwendung von Soy bzw. Sojabohnenöl im Hinblick auf ein gutes Erscheinungsbild oder von Fleisch mit darin enthaltenen Knochen und das Bezugszeichen 10e bezeichnet die Taste für das Halbtrocknen. Detaillierte Menüs, die in den entsprechenden Kategorien enthalten sind, sind in Figur 5 gezeigt. Das Abschätzmittel 8 für den Kochfortschrittsgrad in Figur 1 ist in der Lage, die Oberflächentemperatur und die Temperatur in der Mitte des Kochgutes in Übereinstimmung mit den Ausgaben des Erfassungsmittels 5 für die physikalischen Werte, dem Taktgebermittel 7 und der Kategorieauswahltaste 9 abzuschätzen. Das Steuermittel ist in der Lage, das Kochmittel 3 in Übereinstimmung mit der Ausgabe des Abschätzmittels 8 für den Kochfortschrittsgrad zu steuern. Das Kochmittel 3 ist eine Heizeinrichtung, welche in einer Kochkammer 2 angeordnet ist. Bezugszeichen 6 bezeichnet ein A/D-Umwandlungsmittel zum Umwandeln der Ausgabe des Erfassungsmittels 5 für den physikalischen Wert in mehreren Stellen.
Es wurde bei einem Kochversuch bestätigt, daß beträchtliche Wechselbeziehungen zwischen der Oberflächenkochternperatur des Kochgutes und der Fertigstellung des Nahrungsmittels bestehen. Figur 6 zeigt die Oberflächentemperaturen zum Zeitpunkt der Fertigstellung für jede der bestätigten Kochkategorien. Die Oberflächentemperaturen werden mit einer thermoelektrischen Kupplung gemessen, die mit dem Kochgut zusammenwirkt. Die optimale Bratbedingung für Fisch und dgl. liegt am geeignetsten zwischen 60º C bis 70º C nicht nur als Oberflächentemperatur, sondern auch als Temperatur in der Mitte.
Es wird durch Versuche bestätigt, wie sich die Oberflächentemperatur und die Temperatur in der Mitte des Kochgutes vom Beginn des Kochvorgangs an und die Umgebungstemperatur innerhalb der Kochkammer ändern, wenn die Zeit für jede der Kochkategorien verstreicht.
Die Figur 7(a) zeigt mit ausgezogenen Linien die Änderungen über der Zeit in der Thermistorspannung zum Erfassen der Temperatur innerhalb der Kochkammer von Beginn des Kochvorganges an bei einem Fall, wo eine Makrele mit Salz in dem entsprechenden Menü für das Fischstück gebraten wird, welches in einer ersten Kochkategorie liegt. Die Figur 7(b) gibt bei dem gleichen Kochversuch mit ausgezogenen Linien die Änderungen über der Zeit in der Oberflächentemperatur von dem Beginn des Kochvorganges an wieder. Die Figur 7(c) zeigt bei dem gleichen Kochversuch mit ausgezogenen Linien die Änderungen über der Zeit in der Temperatur in der Mitte von dem Beginn des Kochvorganges an. Die Netzstrom-Energieversorgung beträgt 100 V. Die thermoelektrische Kupplung ist so angeordnet, daß ein Meßvorgang sogar hinsichtlich der Erfassung der Mittentemperatur ausgeführt wird.
In Figur 8 wird, ähnlich wie in Figur 7, die Änderung über der Zeit in der Therrnistorspannung, die Änderung über der Zeit in der Oberflächentemperatur, die Änderung über der Zeit in der Temperatur in der Mitte bei einem Makaronigratin als Kochversuch, der ein entsprechendes Menü aus der zweiten Kochkategone ist, mit ausgezogenen Linien jeweils in den Figuren 8(a), 8(b) und 8(c) gezeigt.
Diese Versuche werden mit einer Menge (ein Fisch und vier Fische) des Kochgutes und einer Anfangstemperatur des Kochgutes ausgeführt bevor der Start des Kochvorganges geändert wird. Im Ergebnis nimmt die Temperatur innerhalb der Kochkammer wahrscheinlich zu, wenn die Menge des Kochgutes von Figur 7 nach Figur 8 abnimmt. Die Oberflächentemperatur sowie die Temperatur in der Mitte des Kochgutes steigen schnell an. Die Temperatur in der Mitte des Kochgutes ist vor und nach 100º C satoriert bzw. durchgehend vorhanden. Wenn beispielsweise die Anfangstemperatur des Kochgutes vor dem Beginn des Kochvorganges bei 0º C und 10º C liegt, ist der anfängliche Zustand des Kochstartes für einen Moment in dem von der Heizeinrichtung ausgeführten Kochvorgang verschieden. Es wurde herausgefunden, daß die Änderung über der Zeit in der Thermistorspannung, die Änderung über der Zeit in der Oberflächentemperatur und/oder die Änderung über der Zeit in der Temperatur in der Mitte annähernd gleich sind. Weiterhin wurde herausgefunden, daß der Unterschied in der Anfangstemperatur des Kochgutes keinen so großen Einfluß auf die Oberflächentemperaturen und auf die Temperatur in der Mitte hinsichtlich der Kochendzeit haben. Wenn die Temperatur innerhalb der Kochkammer auf annähernd 200º C bei dem Ofen- oder Grillkochen ansteigt, scheint es, daß ein Unterschied nicht vorhanden ist, wenn sich die Anfangstemperatur des Kochgutes um ± 10º C unterscheidet.
In gleicher Weise werden ähnliche Ergebnisse durch ähnliche Versuche in der dritten, der vierten, sowie der fünften Kochkategone und durch Kochversuche hinsichtlich von Kochmenüs innerhalb der gleichen Kochkategone erzielt.
Es wurden ebenfalls Versuche für den Fall durchgeführt, bei dem ein wiederholter Kochvorgang ausgeführt worden ist. Nachstehend ist ein Beispiel für eine mit Salz zu bratende Makrele in dem entsprechenden Menü der ersten Kochkategorje wiedergegeben. Die Versuchsinhalte stimmen mit den vorstehenden Inhalten bis auf den Punkt, daß die Temperatur innerhalb der Kochkammer zu Beginn des Kochvorganges extrem hoch ist, vollständig überein. Die Figuren 9(a) bis 9(c) zeigen die hierbei auftretenden Eigenschaften. Bei der Änderung der Thermistorspannung über der Zeit verringert sich die Spannung für einige Zeit nach dem Kochbeginn und steigt anschließend ebenfalls an. Dies tritt deshalb auf, da die Wärme innerhalb der Kochkammer in das Kochgut absorbiert wird. Die Änderung infolge des Unterschiedes in der Menge des Nahrungsmittels ist ähnlich zu dem in Figur 7 gezeigten Ergebnis.
Die Oberflächentemperatur Ts des Kochgutes kann in einer numerischen Gleichung (2) mit einer Funktion F ausgedrückt werden.
Ts = F (Vs, ΔVs, W, t, C) (Gleichung (2)),
wobei Ts die Oberflächentemperatur des Kochgutes, Vs die Therrnistorspannung entsprechend der innerhalb der Kochkammer erfaßten Umgebungstemperatur, ΔVs die Änderung über der Zeit hiervon, W das Gewicht des Kochgutes, t die verstrichene Zeit von Beginn des Kochstartes an und C eine Kochkategone ist.
Da der Unterschied in dem Gewicht W des Kochgutes aus den Figuren 7, 8 und 9 durch die verschiedenen Änderungen in der Thermistorspannung beim Erfassen der Umgebungstemperatur innerhalb der Kochkammer gekennzeichnet ist, kann die Oberflächentemperatur Ts des Kochgutes durch eine numerische Gleichung (3) ausgedrückt werden.
Ts = F (Vs, ΔVs, t, C) (Gleichung (3)).
Die Temperatur Tc in der Mitte kann ebenfalls mit einer ähnlichen Funktion ausgedrückt werden.
Durch das Erhalten einer Funktion F aus dem vorstehend beschriebenen Ergebnis können die Oberflächentemperatur sowie die Temperatur in der Mitte des Kochgutes indirekt mit der tatsächlichen Zeit durch einen Eingabevorgang der Umgebungstemperatur-Änderungsinformation innerhalb der Kochkammer, der verstrichenen Zeitinformation von Beginn des Kochvorganges an und der Kochkategorle als Eingabeinformation abgeschätzt werden.
Wenn es klar ist, ob oder ob nicht das Nahrungsmittel bei einer Temperatur in der Mitte durch eine Wechselbeziehung zwischen dem fertiggestellten Zustand des Kochgutes und der Oberflächentemperatur tatsächlich zubereitet ist, ist eine Temperatursonde, die direkt in das Kochgut einzuführen ist, nicht erforderlich, wenn die Oberflächentemperatur und die Temperatur in der Mitte des Kochgutes indirekt aus der Umgebungstemperatur-lnformation usw. innerhalb der Kochkarnmer abgeschätzt werden kann. Weiterhin kann die Oberflächentemperatur, welche nicht meßbar ist, als eine Fertigstellungsbeendigung anerkannt werden, da die Hitzebeständigkeitseigenschaft in dem lnfrarot-Ternperatursensor begrenzt ist, so daß das effektive, leicht zu verwendende Kochgerät verwendet werden kann, wenn das Kochmittel in Übereinstimmung mit der Temperaturinformation gesteuert wird.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Funktion F mit der Verwendung des "Approximate Realization of Continuous Mapping Function" erhalten, die eine Eigenschaft eines neuronalen Netzwerks ist. Es liegt ein Dokument 1 (UV Parallel Distributed Processing", geschrieben von D.E. Rumelhart, James L. Mcclelland und the PDP Research Group, Copyright 1 986, The Massachusetts Institute of Technology und die japanische Version "PDP model", übersetzt durch Toshikazu Arnan und herausgegeben durch Sangyo-Tosho K.K., 1989) als ein zu verwendendes Modell für ein neuronales Netzwerkmittel vor. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Mehrschichtperceptron mit einem Back-Propagation-Verfahren, das als der am meisten bekannte in Dokument 1 beschriebene Lernalgorithmus verwendet wird, mit einem Abschätzmittel 8 für den Kochfortschrittsgrad als ein Modell für ein neuronales Netzwerkmittel vorgesehen. Figur 10 zeigt den Aufbau des Modells für ein neuronales Netzwerkmittel. Das Perceptron besteht aus drei Schichten und das Neuron als eine Zwischenschicht ist 10-fach vorhanden.
Die Daten, die aus derartigen Kochversuchen, wie sie in den Figuren 7, 8 und 9 gezeigt sind, erhalten worden sind, werden als Lerndaten verwendet. Vier Informationen hinsichtlich der Thermistorspannung, die die Umgebungstemperaturinforma tion innerhalb der Kochkammer ist, welche Parameter der vorstehend beschriebenen Funktion F ist, der Zeitveränderungsabschnitt (ein Therrnistorspannungspegel eine Minute vor dem augenblicklichen Zeitpunkt), die Information bezüglich der verstrichenen Zeit von Beginn des Kochvorganges an und die Kochkategorie werden in das Modell für ein neuronales Netzwerkmittel eingegeben. Die Ausgabe des Modells für ein neuronales Netzwerkmittel wird durch die Oberflächentemperatur und die Temperatur in der Mitte des Kochgutes gebildet. Der Lernvorgang wird ausgeführt, während die Daten für jeweils sechs Sekunden gesammelt werden. Die Vorgehensweise beim Lernen wird in der Beschreibung dargelegt, wie sie aus dem Dokument 1 bekannt ist. Im Ergebnis wird bestätigt, daß die Oberflächentemperatur und die Temperatur in der Mitte des Kochgutes aus der Eingabeinformation mit geringfügigen Fehlern abgeschätzt werden kann. Die Oberflächentemperatur und die Temperatur in der Mitte können mit wenigen Fehlern sogar dann abgeschätzt werden, wenn die Menge des Kochgutes nicht gelernt werden kann, falls die Menge des Kochgutes sich innerhalb des gelernten Datenbereiches mit einer generalisierenden Operation, die in dem Modell für ein neuronales Netzwerkmittel vorgesehen ist, liegt. Insbesondere kann die vorstehend beschriebene Funktion F durch das Modell für ein neuronales Netzwerkmittel approximiert werden.
Auf diese Weise werden mehrere Verbindungsstärkekoeffizienten des Modells für ein neuronales Netzwerkmittel, welches den Lernvorgang und den Aufbau des neuronalen Netzwerks beendet hat, dem Abschätzmittel 8 für den Kochfortschrittsgrad übermittelt, so daß das Abschätzmittel 8 für die Temperatur indirekt in Echtzeit die Oberflächentemperatur und die Temperatur in der Mitte des Kochgutes in Übereinstimmung mit der Eingabeinformation abschätzen kann.
Ein Vorgang wird unter Bezugnahme auf das in Figur 1 gezeigte Blockdiagramm nachstehend erläutert. Das Kochgut wird in die Kochkammer eingebracht und eine Koch kategorie durch eine Kategorieauswahltaste 10 innerhalb des Betätigungsmittels 9 ausgewählt. Der Kochvorgang beginnt mit dem Drücken der Kochtaste 9b. Die Kategorieinformation wird über ein Steuermittel 4 in das Abschätzmittel für den Kochfortschrittsgrad 8 eingegeben. Das Steuermittel 4 gibt ein Signal zum Starten der Taktgebung an das Taktgebermittel 7 und ein Kochstartsignal aus, um das Kochmittel 3 zu erhitzen. Die Taktgeberinformation des Taktgebermittels 7 wird in das Abschätzmittel 8 für den Kochfortschrittsgrad eingegeben. Die physikalische Information (Urngebungstemperaturinformation) innerhalb der Kochkammer während des Kochvorganges wird in das Abschätzmittel 8 für den Kochfortschrittsgrad aufeinanderfolgend mit der Ausgabe des Erfassungsmittels 5 für einen physikalischen Wert eingegeben, wobei diese durch ein A/D-Urnwandlungsmittel 6 digital umgewandelt wird. Das Abschätzmittel 8 für den Kochfortschrittsgrad schätzt von Zeit zu Zeit die Oberflächentemperatur und die Temperatur in der Mitte des Kochgutes aufeinanderfolgend aus den eingegebenen Signalen und/oder Informationen ab, um eine Information an das Steuermittel 4 auszugeben. Das Steuermittel 4 arbeitet so, daß das Kochmittel 3 in Übereinstimmung mit der abgeschätzten Temperaturinformation gesteuert wird. Insbesondere wird das Kochmittel 3 solange gesteuert, bis die abgeschätzte Oberflächentemperatur eine Temperatur erreicht, die in Figur 6 gezeigt ist. Wenn die abgeschätzte Temperatur in der Mitte 700 C zu diesem Zeitpunkt nicht erreicht, wird das Kochmittel 3 so gesteuert, daß es die Energie des Kochmittels 3 für die Unterbrechung des Kochmittels 3 verringert, wenn die abgeschätzte Temperatur in der Mitte den Wert von 70º C annimmt. Wenn darüber hinaus die abgeschätzte Oberflächentemperatur eine in Figur 6 gezeigte Temperatur nach dem Beginn des Kochvorganges erreicht, und die abgeschätzte Temperatur in der Mitte zu diesem Zeitpunkt 700 C oder mehr beträgt, wird das Kochmittel 7 zu diesem Zeitpunkt abgeschaltet. Da die Oberflächentemperatur und die Temperatur in der Mitte des Kochgutes gern ß dem vorliegenden Ausfiihrungsbeispiel positiv bis zur Beendigung des Kochvorganges ohne Kontakt eines Thermistorsensors infolge der Verwendung des Modells für ein neuronales Netzwerkmittel abgeschätzt werden kann, kann die Kochfertigstellungsleistung für das Kochgut verbessert werden. Mehrere einzelne, automatische Kochmenüs können auf eine Kochkategone konzentriert werden, wodurch die Bedienung vereinfacht wird. Es ist nicht notwendig, die bekannte Temperatursonde direkt in das Kochgut einzuführen, wodurch hygienische Verhältnisse hergestellt werden. Das Problem der Wärrnebeständigkeitseigenschaft, welches im Falle eines Infrarot-Temperatursensors auftritt, kann beseitigt werden. Wenn der Kochvorgang bei einem Kochgerät unter Verwendung des bekannten Thermistors wiederholt wird, kann das Problem der übermäßigen Kochleistung infolge der grob rasterartigen Entscheidung der automatischen Kochzeit beseitigt werden.

(Ausführungsbeispiel 2, ein die Erfindung verwendendes Ausführungsbeispiel)

Eine Aufgabe des vorliegenden Ausführungsbeispiels, das in Figur 2 gezeigt ist, besteht darin, die Genauigkeit der Temperaturabschätzung hinsichtlich des Kochgutes im Vergleich mit dem Kochgerät des Ausführungsbeispiels 1 mit Bezug auf die Veränderung der Netzenergiespannung zu verbessern. Insbesondere unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel 2 von dem Ausführungsbeispiel 1 dahingehend, daß ein Erfassungsmittel 1 2 für eine Energieversorgungsspannung zum Erfassen der Netzenergie-Versorgungsspannung vorgesehen ist.
Der hierfür eingesetzte Kochversuch wird mit einem Kochmenü der fünften Kochkategorie von einer ersten Kochkategorle aus ausgeführt. Die Versuchsergebnisse bezüglich einer mit Salz zu bratenden Makrele in der ersten Kochkategone entsprechend dem Ausführungsbeispiel 1 und die Gratinierung von Makaron in der zweiten Kochkategone sind in den Figuren 7 bis 9 gezeigt.
Diese Versuche werden mit einer Netzversorgungsspannung (85 V und 110 V) ausgeführt, die sich als Urnstandsbedingung ändert. Mit durch Punkte unterbrochene Linien in den Figuren 7, 8 und 9 sind das Ergebnis bei Einsatz einer Netzenergiespannung von 110 V, wogegen die unterbrochenen Linien Ergebnis des Einsatzes einer 85 V Netzenergieversorgungsspannung sind. Im Ergebnis steigt die Umgebungstemperatur innerhalb der Kochkammer an, wenn die Netzenergiespannung von Figur 7 über Figur 8 bis zur Figur 9 ansteigt. Es wurde herausgefunden, daß die Oberflächentemperatur und die Temperatur in der Mitte des Kochgutes schnell ansteigen.
Der Parameter der Netzenergie-Versorgungsspannung VT wird in die Funktion der numerischen Gleichung (3), die in dem Ausführungsbeispiel 1 gezeigt ist, so eingegeben, daß die Abschätzgenauigkeit für die Oberflächentemperatur Ts des Kochgutes weiter verbessert werden kann. Dies kann in gleicher Weise auch für die Temperatur in der Mitte gesagt werden. Die Beziehung ist in der numerischen Gleichung (4) gezeigt.
Ts = F (Vs, ΔVs, t, C, VT) (numerische Gleichung (4))
Die Netzenergie-Versorgungsspannung VT wird in das Modell für ein neuronales Netzwerkmittel des Abschätzmittels 8 für den Kochfortschrittsgrades so eingegeben, daß der Lernvorgang, wie er im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel 1 erläutert worden ist, ausgeführt wird. Im Ergebnis wird bestätigt, daß das Modell für ein neuronales Netzwerkmittel die Funktion F der numerischen Gleichung (4) genau approximiert. Die Figur 11 zeigt die Ergebnisse der abgeschätzten Temperatur. Die Figur 11(a) gibt den Zeitpunkt wieder, wenn die Temperatur innerhalb der Kochkammer zu Beginn des Kochvorganges gering ist. Die Figur 11(b) gibt einen Zeitpunkt wieder, wenn die Temperatur innerhalb der Kochkammer hoch ist. Es wurde festgestellt, daß der gemessene Wert mit der abgeschätzten Temperatur sogar dann richtig übereinstimmt, wenn die Temperatur im Inneren der Kochkammer zu Beginn der Kochzeit gering oder hoch ist.
Gemäß dem Aufbau der vorliegenden Erfindung kann die Abschätzgenauigkeit für die Oberflächentemperatur und die Temperatur in der Mitte des Kochgutes im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel 1 sogar gegenüber einer Veränderung in der Netzversorgungsspannung verbessert werden kann.

(Ausführungsbeispiel 3)

Das vorliegende Ausführungsbeispiel wird mit einem Anzeigemittel 13 zum Anzeigen der abgeschätzten Temperaturinformation des Abschätzmittels 8 für den Kochfortschrittsgrad versehen, daß bei dem Ausführungsbeispiel 1 und 2 während des Kochfortschrittsvorgangs verwendet wird. Die Figur 4 gibt die Kochbedingung im Detail wieder. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Anzeigemittel 13 aus Fluoreszensanzeigeröhren gebildet und ist mit dem Betriebs- bzw. Betätigungsmittel 9 versehen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht das Anzeigemittel 13 aus einem Zeitanzeigemittel 13(a) zum Anzeigen einer Uhrzeit und dgl. sowie einem Ternperaturanzeigemittel 13(b) zum Anzeigen des Pegels des abgeschätzten Oberflächenternperatur-lnforrnationspegels. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Fertigstellungstemperaturen des Kochgutes, die in Figur 6 gezeigt sind, in fünf Stufenpegeln angezeigt. Wenn die abgeschätzte Oberflächentemperatur den Pegel der Temperatur erreicht, zeigt das Steuermittel 4) die Pegelanzeige der Temperatur auf dem Temperaturanzeigemittel 13(b) an. Gemäß dem Aufbau des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird das Kochgerät für die Benutzer überaus leicht bedienbar da die Fertigstellungsbedingung des Kochgutes visuell mit der Änderung der Oberflächentemperatur betrachtet werden kann.

(Ausführungsbeispiel 4)

Eine Aufgabe des vorliegenden Ausführungsbeispiels, das in Figur 3 gezeigt ist, besteht darin, die Energieschaltsteuerung von mehreren Heizeinrichtungen des Kochmittels 3 mittels der abgeschätzten Oberflächen-Temperaturinformation und der abgeschätzten Mitten-Ternperaturinformation des Abschätzmittels 8 für den Kochfortschrittsgrad auszuführen, um so die Leistung des Kochgerätes zu verbessern.
Das Kochmittel 3 wird durch eine Heizeinrichtung 3a zum Abstrahlen der Wärme von, bezogen auf das Kochgut, oben, und durch eine Heizeinrichtung 3b zum Abstrahlen der Hitze von unten gebildet. Die Energieversorgung der Heizeinrichtung 3a und der Heizeinrichtung 3b wird durch das Steuermittel 4 unter Verwendung der abgeschätzten Temperaturinformation und/oder der abgeschätzten Mitten- Temperaturinformation bzw. der abgeschätzten Temperatur in der Mitte geschaltet, um einen Steuervorgang auszuführen. Figur 12 gibt eine Zeittafel eines Schaltbetriebes für die Heizeinrichtungen wieder. Wenn während der Energiezuführung an die untere Heizeinrichtung 3b die Schalttemperatur (T) der Heizeinrichtung nur zu Beginn des Kochvorganges erreicht wird, wird die obere Heizeinrichtung 3a mit Energie nur versorgt, um Strom für die Oberflächentemperatur des Fertigstellungsvorgangs weiterhin fließen zu lassen. Für die Schalttemperatur T der Heizeinrichtungen der ersten Kochkategone in beispielsweise der Figur 5 wird ein Wert von 65º C angenommen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Schalttemperatur (T) durch die Kochkategone geändert, um eine optimale Kontrolle auszuführen.
Gemäß dem Aufbau der vorliegenden Erfindung, wie er vorstehend erläutert worden ist, kann die optimale Energieschaltsteuerung in Übereinstimmung mit der Temperaturinformation infolge der abgeschätzten Temperaturinformation ausgeführt werden, wenn die Heizeinrichtung in mehrfacher Form vorhanden ist, wobei die Kochleistung des Kochgerätes verbessert werden kann.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden das Steuermittel 4, das Taktgebermittel 7, das Abschätzmittel für den Kochfortschrittsgrad jeweils durch 4-Bit-Mikrocomputer gebildet. Es ist nicht notwendig, darauf hinzuweisen, daß sie auch durch nur einen Mikrocomputer gebildet sein können. Die Informationen, wie beispielsweise die Umgebungstemperaturinformation des Erfassungsmittels 5 für den physikalischen Wert, die Temperaturstufeninformation, die Information hinsichtlich der verstrichenen Zeit von Beginn des Kochvorganges an, welche von dem Taktgebermittel 7 erhalten wird, die Kategoriemformation des Kochgutes, die von der Kategorieauswahltaste 9a erhalten wird, die Information hinsichtlich der Netzenergie-Versorgungsspannung usw. werden in das Temperaturabschätzmittel 8 eingegeben. Das Modell für ein neuronales Netzwerkmittel für den Aufbau des Abschätzmittels 8 für den Kochfortschrittsgrad besteht aus drei Perceptronschichten und die Zahl der Neuronen der verdeckten Schicht beträgt 10. Diese Tatsache schränkt aber die vorliegende Erfindung nicht ein. Obwohl das vorliegende Ausführungsbeispiel in fünf Kategorien hinsichtlich der Kocharten bzw. Kochkategorien aufgeteilt ist, schränkt auch diese Zahl die vorliegende Erfindung nicht ein. Es kann jedes andere Mittel ebenfalls eingesetzt werden, wenn es ein Modell für ein neuronales Netzwerkmittel, das die Oberflächentemperatur und die Temperatur in der Mitte von den vorstehend beschriebenen Eingabeinformationen abschätzen kann, ist. Obwohl die Umgebungsternperaturinformation als die Information fir den physikalischen Wert, die während des Kochvorgangs erzeugt wird, herangezogen wird, können Rauchinformationen, Farbinformationen hinsichtlich des Verbrennungsgrades, Feuchtigkeitsinformationen und Dampfinformationen verwendet werden. Darüber hinaus können physikalische Informationen hinsichtlich des Kochgutes, Forminformationen, wie beispielsweise Gewichtsinforrnationen, Volumeninformationen hinsichtlich des Kochgutes, Höheninformationen hinsichtlich des Kochgutes usw. eingegeben werden. Die abgeschätzte Genauigkeit kann weiterhin dadurch verbessert werden, daß mehrere Sensoren in Kombination verwendet werden.

Claims

1. Kochgerät, enthaltend:

eine Kochkammer (2) zur Aufnahme eines Kochguts;

ein Kochmittel (3) zum Kochen des innerhalb der Kochkammer (2) befindlichen Kochgutes;

ein Erfassungsmittel (5) zum Erfassen einer Änderung in einer physikalischen Größe in der Kochkammer (2), während das Kochgut gekocht wird, und zum Bereitstellen eines Ausgabesignals, welches die erfaßte Änderung in der physikalischen Größe repräsentiert;

ein Taktgebermittel (7) zum Erfassen der Zeitdauer, die von dem Zeitpunkt aus verstrichen ist, von dem an das Kochmittel (3) das Kochen des Kochgutes begonnen hat, wobei das Taktgebermittel (7) ein Ausgabesignal bereitstellt, welches die Zeitdauer repräsentiert;

ein Abschätzmittel (8) zum Abschätzen des Kochfortschrittsgrades, den das Kochgut erreicht hat, und zur Ausgabe eines Signals, welches eine Abschätzung des Kochfortschrittsgrades repräsentiert, basierend auf den Ausgabesignalen aus dem Erfassungsmittel (5) für physikalische Größen und aus dem Taktgebermittel (7); und

ein Steuermittel (4) zur Ausgabe eines Steuersignals an die Heizeinrichtung, wenn das von dem Abschätzmittel für den Kochfortschrittsgrad ausgegebene Signal eine Abschätzung des Kochfortschrittsgrades anzeigt, den das Kochgut erreicht hat;

wobei weiterhin vorgesehen ist,

ein Netzspannungs-Erfassungsmittel (1 2) zum Erfassen der Spannung der Netzenergie, die der Kochkammer (2) zugeführt wird, und zum Bereitstellen eines Ausgabesignals, welches die erfaßte Spannung repräsentiert, wobei das Abschätzmittel (8) für den Kochfortschrittsgrad aus einer Einrichtung nach dem Muster eines neuronalen Netzes gebildet ist und den abgeschätzten Kochfortschrittsgrad bereitstellt, den das Kochgut erreicht hat, wobei dieser weiterhin auf dem Ausgabesignal aus dem Netzspannungs- Erfassungsmittel (12) beruht.

2. Kochgerät nach Anspruch 1, bei dem das durch das Abschätzmittel (8) für den Kochfortschrittsgrad ausgegebene Signal eine abgeschätzte Oberflächentemperatur des zu kochenden Kochgutes repräsentiert.

3. Kochgerät nach Anspruch 2, weiterhin enthaltend ein mit dem Steuermittel (4) verbundenes Anzeigemittel (13) zum Anzeigen von Änderungen in der Temperatur des zu kochenden Kochgutes aus dem durch das Abschätzmittel (8) für den Kochfortschrittsgrad ausgegebenen Signal.

4. Kochgerät nach Anspruch 2 oder 3, bei dem das Kochmittel (3) mehrere Heizeinrichtungen (3a, 3b) zum Erhitzen des zu kochenden Kochgutes enthält und bei dem das Steuermittel (4) diese Heizeinrichtungen (3a, 3b) selektiv steuert, um sie entsprechend der abgeschätzten Temperatur des Kochguts einzuschalten.

5. Kochgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem weiterhin ein Betätigungsmittel (9) zum Wählen einer Kochart vorgesehen ist, und bei dem das Abschätzmittel (8) für den Kochfortschrittsgrad die Abschätzung des Kochfortschrittsgrades bereitstellt, den das Kochgut erreicht hat, wobei diese Abschätzung weiterhin auf der Kochartinformation des Betätigungsmittels (9) beruht.

6. Kochgerät nach Anspruch 5, bei dem das Betätigungsmittel (9) mehrere Schlüssel (10, 11) enthält, die in getrennte Kocharten klassifiziert sind, wobei jede der Kocharten einem Kochgrad entspricht, der zumindest einer gewünschten Endtemperatur des zu kochenden Kochgutes entspricht.