JP2553659B2 - 高周波加熱装置 - Google Patents

高周波加熱装置

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JP2553659B2
JP2553659B2 JP63220963A JP22096388A JP2553659B2 JP 2553659 B2 JP2553659 B2 JP 2553659B2 JP 63220963 A JP63220963 A JP 63220963A JP 22096388 A JP22096388 A JP 22096388A JP 2553659 B2 JP2553659 B2 JP 2553659B2
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誠 三原
正信 井上
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は重量センサを備え、加熱の終了を自動的に制
御するよう構成した電子レンジ等の高周波加熱装置に係
わる。
従来の技術 センサを備えて加熱時間を自動的に制御する高周波加
熱装置は、すでに広く実用化されている。そしてさまざ
まな加熱を自動化するため、例えば電子レンジにおいて
は、湿度センサやガスセンサと重量センサとを組み合わ
せたものが、最も多く商品化されている。
このように複合型のセンサを備えた高周波加熱装置が
広く実用に供されている理由は、各々のセンサの自動化
のための得意な分野が異なり、組み合わせることで幅広
い範囲をカバーできるようになったためである。
まず最初に実用化された湿度センサやガスセンサは、
食品からさまざまなガスや蒸気が出るのを検知して、食
品の仕上がりを制御することができた。このため、被加
熱物の分量が同一であっても、被加熱物の種類によって
加熱時間が大きく異なる種々の食品の自動化が実現でき
た。
ところがこのような湿度センサやガスセンサは、氷点
以下の被加熱物を解凍する場合、例えば冷凍食品の解凍
のような場合、食品からガスや蒸気の発生はごく微量で
あり、とてもこれらを検知するだけの感度を有してはい
なかった。
一方、氷の誘電率は一定であり、肉であれ野菜であ
れ、冷凍された状態での加熱時間は、食品の種類によら
ずその食品の分量だけで決まる。このため重量センサを
用いて食品の分量を検出し、これをもとに解凍時間を算
出するものが広く実用化された。
このように被加熱物を高い温度に加熱するのが得意な
湿度センサやガスセンサと、解凍に強い重量センサと
は、互いの長所を生かしながら、短所をカバーし合い、
“相性”のいい組み合わせとして、電子レンジをはじめ
とする高周波加熱装置に広く用いられてきたのである。
発明が解決しようとする課題 ところが、このような従来の構成の自動化された高周
波加熱装置は、二つのセンサを備えなければならないた
め、当然のことながら制御システムが高価であった。構
成が複雑なだけに信頼性の面でも不利であり、もちろん
故障の確率もそれだけ高くなる。制御部としてマイコン
を用いる場合にも、二つのセンサをサポートするプログ
ラムを用意しなければならず、たくさんのROM容量を必
要とした。
本発明はかかる背景に鑑み、単一のセンサだけで解凍
も加熱も自動化しようとするものである。
課題を解決するための手段 本発明は、上記課題を解決するために、被加熱物を加
熱する加熱室と、この加熱室に結合された加熱手段と、
この加熱手段への給電を制御する制御部と、被加熱物を
載置する載置台と、この載置台上の被加熱物の重量を検
出する重量検出手段と、前記制御部に被加熱物が氷点以
下でありこれを解凍するよう指令する解凍キーと、被加
熱物を加熱してある温度まで上昇させるよう指令する加
熱キーとより構成される。
作用 本発明の高周波加熱装置は、制御部が解凍キーの打鍵
を検出すれば、重量検出手段を介して加熱手段への給電
を開始する前後の被加熱物の重量を検出し、それをもと
に加熱時間を算出し、加熱キーの打鍵が検出されれば、
加熱手段への給電を行いながら前記重量検出手段を介し
て所定の間隔を置きながら被加熱物の重量の測定を繰り
返し、直前の測定値との差分値を求め、その差分値が所
定のある範囲にあるかどうかを判定することにより、得
られたものが正常な被加熱物の重量減少であるかどうか
を判断し、正常と判断された差分値のみを積分し、これ
をあるしきい値と比較して重量変化が所定の値に達した
かどうかを判別し、しきい値に達していない時は加熱手
段への給電を継続し、しきい値に達した時は加熱手段へ
の給電を変更もしくは終了させる構成とした。
かかる構成、作用により、単一の重量センサだけで解
凍も加熱も自動化できる。
実 施 例 以下、本発明に係わる加熱装置を図面を参照して説明
する。
第2図は本発明に係わる電子レンジの如き高周波加熱
装置の本体斜視図である。
本体1の前面には開閉自在に扉体2が設けられ操作パ
ネル3が配されている。操作パネル3上には、キーボー
ド4が配置されている。このキーボード上には、冷凍さ
れた被加熱物を自動的に解凍するよう指令する解凍キー
5と、冷凍、冷蔵もしくは室温で保存された被加熱物を
ある温度まで自動的に加熱するよう指令する加熱キー6
とが含まれている。さらに加熱キーとしては、加熱済の
被加熱物を温め直す再加熱キー、調理済の冷凍食品を加
熱する解凍調理キー、生の材料を加熱する調理キーなど
が含まれる。
第3図は本発明に係わる加熱装置のシステム構成を示
すブロック図の一実施例である。
操作パネル3上のキーボード4から入力された種々の
加熱指令は、制御部7によって解読され、所定の表示が
行われる。
加熱室8には載置台9上に被加熱物10が載置され、加
熱手段11たるマグネトロンによって加熱される。マグネ
トロン11はドライバ12を介して、制御部7により給電を
制御される。
載置台9は、被加熱物10の加熱ムラの改善を図るた
め、駆動源13により加熱時に回転駆動される。そしてス
ラスト方向に自在に動く駆動源13の駆動軸の先端には、
重量検出手段14が機械的に係合されている。
このような重量検出手段としては、ひずみゲージや静
電容量型の圧力センサ・変移センサなどが利用できる。
15は検出回路である。
第4図はかかるシステムの具体的な回路構成の一実施
例を示す。制御部7はマイコンにより実現され、重量セ
ンサ14としては静電容量型の圧力センサが用いられてい
る。検出回路15としては発振回路が利用され、オペアン
プののこぎり波発生回路と波形整形回路の組み合わせで
形成されている。
かかる発振回路15の出力パルスは、マイコン7の内蔵
カウンタの入力端子TCに接続される。重量の測定は、TC
端子に接続される内蔵カウンタにより実行され、発振回
路15の出力パルス数が計数されることで、センサに加わ
る圧力、すなわち重量が検出できる。
16は電圧変換および波形整形をするレベルシフト回路
であり、必要に応じて適宜付加すればよい。
例えば、オペアンプはTL082、マイコンはMB88515で実
現できるが、これに相当する機能を有するものであれば
利用できるのは言うまでもない。
次に本発明の要点である制御部の動作を説明する。
第5図は制御部7たるマイコンの制御プログラムを示
すフローチャートである。
まず入力されたキーが解読される。その結果、解凍キ
ーが打鍵されたことを検出すれば(a)、加熱に先立っ
て被加熱物の総重量WOを検出する(b)。解凍に際して
は、被加熱物から生じるドリップを載置台上に滴下さ
せ、被加熱物の煮えを防ぐため、通常プラプチック製の
所定のネットが用いられる。そこで検出された総重量WO
から、ネットの重量WNを差し引けば、被加熱物の正味重
量WFが得られる(c)。
WF=WO−WN ……(1) これをもとに解凍時間TDを算出する(d)。解凍時間
TDは被加熱物の正味重量WFの関数であるが、例えば次式
の如く算出される。
TD=T1+T2+T3+T4 ……(2) ここでT1は加熱の冒頭に実行される高出力での短時間
加熱ステージを、T2は続く休止ステージを、T3は中出力
での解凍ステージを、T4は弱出力での仕上げステージを
それぞれ表しており、各Tn時間は例えば次式の一次式で
表される。
Tn=AnWF+Bn ……(3) ただしAn、Bn:定数(n=1〜4) 解凍はこのように出力を徐々に低下させながら、重量
に依存する関数として時間が決定される。時間が決定さ
れれば、加熱手段への給電が開始され(e)、各ステー
ジの加熱時間Tnとそのときの高周波出力が制御され
(f)、全加熱時間TDが経過すれば、加熱は自動的に終
了される(g)。
第1図がかかる動作を示すタイムチャートであり、
(A)が以上の解凍の際の加熱手段への給電の様子を示
している。
さて再び第5図にもどって、加熱キーの動作を説明す
る。
さて加熱キーの打鍵を検出すれば、加熱の進行に伴う
被加熱物の重量減少を検出して加熱手段への給電を制御
する。ところが単に加熱開始時点からの重量変化を検出
すると、回路やセンサ素子の温度特性により重量検出手
段の出力値が変動をきたし、しかもその量が一般に無視
できない程度に大きいので、正確な被加熱物の重量変化
を検出するためには、このような温度特性に影響されな
いような工夫が必要である。また重量センサは機構系を
介してデータを採取することになるので、本体が外部か
らの振動、例えば扉体の開閉の影響などでノイズを受け
ることも多い。
そこで本発明では、加熱キーの打鍵を検出すれば
(h)、まず加熱を開始し(i)、次いで被加熱物の初
期重量Wiを検知する(j)。続いてある所定時間を計数
することで、ある時間間隔を置きながら(k)、被加熱
物の重量Wnの検出が続けられる(l)。そして直前の測
定値との差DWが次式により求められる(m)。
DW=Wn−Wn-1 ……(4) 当初、被加熱物の重量はほとんど変化しない。このた
めDW値として、回路や素子の温度特性による出力の変動
のみが検出されることになる。
そして加熱が進行し、やがて被加熱物から蒸気などが
発生し始めると、被加熱物の重量は軽くなり、この重量
の変化を見出すことで、加熱の完了時点を制御すること
ができる。
このような差分DWは、ある所定の時間をあけながら測
定した重量に基づいているので、重量変化の時間変化
率、つまり時間微分値と考えることができる。従ってか
かる差分DWが、ある値C1より大きく、かつある値C2より
小さいかどうかを判定する(n)ことにより、得られた
重量の差分値が正常な被加熱物の重量減少であるかどう
かを判断できる。
C1<DW<C2 ……(5) ただしC1、C2:定数 すなわち、差分値DWがある値C1より大きければ、それ
は回路やセンサの温度特性だけではなく、被加熱物の重
量減少を含んでいることを示している。またある値C2
り小さければ、振動などの影響で外部からノイズが入っ
たのではなく、正常な被加熱物の重量減少であることが
判る。よってかかる差分値は加算される(o)。この処
理により重量変化の時間微分値たる差分重量DWは、再び
積分され、重量変化量ΔWを示すことができる。
ΔW=ΣDW ……(6) そして差分値がある値C1より小さければ、それは回路
およびセンサの温度特性などによる出力変動であるとみ
なされ、かかる値は積分処理されずに捨てられてしま
う。同様に差分値がある値C2より大きければ、それはノ
イズであるとしてやはりデータとしては処理されずに捨
てられてしまう。
以上の手順により、差分積分重量ΔWは被加熱物の重
量変化のみを正確に検出することができ、これをあるし
きい値WTHと比較すれば(p)、重量変化が所定の値に
達したかどうかが判別できる。このしきい値WTHを超え
れば、被加熱物の加熱は所定のところまで進行したこと
になり、加熱手段への給電は変更もしくは終了される
(q)。よって加熱が自動的に終了される。
第1図の(B)はかかる加熱キーの動作を示すタイム
チャートであり、あるしきい値WTHに達するまでの時間T
1が計数され、ここで低出力に切り換えられ、ある定数
Kを乗じた時間KT1だけ残り時間として加熱が継続され
る例を示している。これは湿度センサやガスセンサなど
で、従来から汎用されている技術である。
さて再び第5図にもどると、指令キーが解凍キーでも
加熱キーでもないときには、そのキーの解読が進めら
れ、そのキーにふさわしい制御が行われることになる
(r)。
発明の効果 以上のように本発明の高周波加熱装置は、単一の重量
検出手段のみで解凍も加熱も自動化できる。このため制
御システムの構成がシンプルであり、信頼性が向上し、
もちろん故障の確率もそれだけ低くなった。また制御部
にマイコンを用いる場合、初期重量の測定と重量変化の
検出に当たり、重量センサの制御の基本的な部分は兼用
でき、マイコンのROM容量を従来の複合センサ方式と比
較して、軽減できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の制御法の一実施例を示すタイムチャー
ト、第2図は本発明に係わる電子レンジの如き高周波加
熱装置の本体斜視図、第3図は同システム構成を示すブ
ロック図、第4図は本発明の一具体例を示す回路図、第
5図は本発明の一実施例を示す制御プログラムの構造を
示すフローチャートである。 7……制御部、8……加熱室、9……載置台、10……被
加熱物、11……加熱手段、14……重量検出手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黄地 謙三 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−265423(JP,A) 特開 昭58−47934(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被加熱物を加熱する加熱室と、この加熱室
    に結合された加熱手段と、この加熱手段への給電を制御
    する制御部と、被加熱物を載置する載置台と、この載置
    台上の被加熱物の重量を検出する重量検出手段と、前記
    制御部に氷点以下の被加熱物を解凍するよう指令する解
    凍キーと、被加熱物を加熱してある温度まで上昇させる
    よう指令する加熱キーとより成り、前記制御部は前記解
    凍キーの打鍵が検出されれば、前記重量検出手段を介し
    て前記加熱手段への給電を開始する前後の被加熱物の重
    量を検出し、それをもとに被加熱物の重量の関数として
    加熱時間を算出し、前記加熱手段への給電を制御する構
    成とし、一方、前記加熱キーの打鍵が検出されれば、前
    記加熱手段への給電を行いながら前記重量検出手段を介
    して所定の間隔を置きながら被加熱物の重量の測定を繰
    り返し、直前の測定値との差分値を求め、その差分値が
    所定のある範囲にあるかどうかを判定することにより、
    得られたものが正常な被加熱物の重量減少であるかどう
    かを判断し、正常と判断された差分値のみを積分し、こ
    れをあるしきい値と比較して重量変化が所定の値に達し
    たかどうかを判別し、しきい値に達していない時は加熱
    手段への給電を継続し、しきい値に達した時は加熱手段
    への給電を変更もしくは終了させる構成とした高周波加
    熱装置。
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US07/388,389 US4970374A (en) 1988-09-02 1989-08-02 Automatic heating appliance with weight sensor
EP89114758A EP0359976B1 (en) 1988-09-02 1989-08-09 Automatic heating appliance with weight sensor
DE68915662T DE68915662T2 (de) 1988-09-02 1989-08-09 Automatische Heizvorrichtung mit Gewichtsmesswertgeber.
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JPS61265423A (ja) * 1985-05-20 1986-11-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 自動高周波加熱装置

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