JPH0313489B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は加熱装置に係り、とりわけ複数のセン
サを用いて自動加熱を行う加熱装置に関するもの
である。

従来例の構成とその問題点 従来、自動調理が可能な加熱装置においては、
被加熱物の加熱進行状態を検知するため、さまざ
まなセンサ手段が用いられてきた。例えば電子レ
ンジにおいては、サーミスタを用いて装置に流入
する吸気の温度と装置から流出する排気の温度を
検出するもの、湿度センサを用いて食品から発生
する蒸気を検出するもの、ガスセンサを用いて食
品から発生する蒸気やガスを検出するものなど、
実に多様なセンサが提案され、製品化されてき
た。

この中でも食品の蒸気を検出する湿度センサお
よびガスセンサは、食品の温度を70〜100℃に上
昇させる調理において、極めて感度良くかつ再現
性にすぐれ、安定した出来栄えが期待できる。

また比較的高温雰囲気中でも確実に動作する。
ただ反面、調味料や還元ガスなどの影響を受けて
センサ素子が汚れたり、蒸気発生より著しく早い
時点で誤つて検知したりした。

一方、吸気温と排気温を検出する吸排気温検出
法ではサーミスタが調味料や還元ガスなどの汚染
を受けないので、このような誤動作は全くない。
しかし反面、高温雰囲気中の動作が不安定で、く
り返し調理などで仕上りがバラつきやすかつた
（詳細は第４図により後述する）。

さて、このように一長一短のある各センサを組
み合わせて使うマルチ・センサ方式の提案が増え
つつある。これらの中で実開昭57−140601号公報
は、上記した排気温度センサの高温での動作をカ
バーできる第２のセンサ（湿度センサ）を設ける
考案を開示している。しかしこの考案は単に２つ
のセンサを排気温度によつて選択するものであ
り、前述の２種のセンサの長短をうまく引き出す
ものではない。また排気温度は調理を繰り返すこ
とによつて上昇するが、これと周囲温度（環境）
が高い場合と識別できない。

また実開昭57−140602号公報にも同様のマル
チ・センサが開示されており、ここでは両方のセ
ンサの早く検知した方で食品を仕上げる旨の記載
がある。これも一方が感度をなくすような不良モ
ードに転じる場合には効果があるが、両者の長短
を正常使用時にもうまく引き出すものではない。

発明の目的 本発明は上記従来の欠点を解消するもので、湿
度センサあるいはガスセンサと、吸気温度センサ
および排気温度センサとを用いて、調味料や還元
ガスの影響を受けず、かつ高温動作やくり返しに
も安定な自動調理を行える加熱装置を提供するこ
とを目的とする。

発明の構成 上記目的を達成するため、本発明の加熱装置は
被加熱物より発生するガスもしくは蒸気を検出す
る湿度センサあるいはガスセンサと、吸気の温度
を検出する温度センサと排気温度を検出する温度
センサを備え、吸排気の温度差により各センサを
選択的に用いる構成であり、各センサの長短をう
まく引き出すという効果がある。また排気温の相
対値制御を行うことによつて、吸気温と排気温の
絶対値誤差が食品の仕上りには影響を与えないと
いう効果を奏する。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例について図面に基づい
て説明する。

第１図は本発明に係る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設けた扉体２
が軸支されている。そして操作パネル３上には、
調理メニユーを選択するメニユーキー４が設けら
れている。

第２図はかかる操作パネル３の詳細図である。
使用者はメニユーキー４により所望のメニユーを
選択する。例えば再加熱の「冷やごはん」を押
す。すると表示窓５には“〓〓”の表示が４行数
字表示部の上２桁に表われ、冷やごはんが制御部
によりデコードされ、有効に入力できたことがわ
かる。続いてスタートボタン６が押されれば、自
動調理が開始される。

操作パネル３上にはこの他に手動調理を行うた
めのモード設定キー７やタイマーつまみ８、温度
設定キー９が配されている。１０はプリセツトし
たメニユーあるいは加熱パターンをキヤンセルし
また進行中の調理を停止させる取消キーである。
さて、第９図は本発明の構成を示す機能ブロツク
図である。

本発明は、被加熱物を加熱する加熱手段１４
と、この加熱手段を制御する制御部１１と、被加
熱物より発生するガスもしくは蒸気を検出する第
１のセンサ手段１９と、本体に流入する吸気の温
度を検出する第２のセンサ手段２０と、加熱室よ
り流出する排気の温度を検出する第３のセンサ手
段２１とより構成される。

さらに制御部１１は、第２のセンサ手段と第３
のセンサ手段とを用いて、吸気と排気の温度差を
検出する温度差検出手段４１を有する。

また、制御部１１は、第１のセンサ手段を監視
する第１の監視手段４２と、第１のセンサ手段お
よび第３のセンサ手段を監視する第３の監視手段
４３とを内蔵している。

温度差検出手段４１は、吸気と排気の温度差が
ある所定値より小さければ、第３の監視手段４３
に起動信号を出力し、ガスもしくは蒸気の変化と
排気の温度とを並列に監視する。そして、いずれ
かがあらかじめ定めた検知量に達すれば、加熱手
段１４への給電を変更する。

一方、吸気と排気の温度差がある所定値より大
きければ、温度差検出手段４１は、第３の監視手
段４３への起動信号を停止し、第１の監視手段４
２への起動信号のみを出力する。すなわち、排気
温度の監視は中断して、ガスあるいは蒸気の変化
のみを監視し、これがあらかじめ定めた検知量に
達すれば前記加熱手段への給電を変更する。

さて第３図はかかる加熱装置の構成を示すブロ
ツク図である。操作パネル３から入力された種々
の指令は、制御部１１によつてデコードされる。
この指令に基づいて制御部１１は所定の表示を行
い、さらに加熱の進行を制御する。

加熱室１２内には被加熱物１３が載置され、加
熱手段たるマグネトロン１４と電熱ヒータ１５と
によつて加熱される。マグネトロン１４はドライ
バ１６を介して、制御部１１により通電を制御さ
れる。送風機１７はこのマグネトロン１４を冷却
すると共に、加熱室１２内の換気を行う。１８は
その排気を機体外に送出する排気ガイドである。

排気ガイド１８内にはガスもしくは蒸気を検出
する第１のセンサ手段１９と、温度を検出する第
３のセンサ手段２１とが設けられる。また本体の
吸気口２２の近傍には吸気の温度を検出する第２
のセンサ手段２０が配され、これらは検知回路２
３を経て制御部１１に加熱の進行状態を伝える。
制御部１１はこれらのセンサ情報に基づき、後述
するシーケンスにより各々のセンサを適宜組み合
わせて自動調理を行う。

なお、２４は被加熱物１３を載置し、これを回
転させて加熱ムラを改善するターンテーブル、２
５はその駆動源たるモータである。

さて、第４図は吸気と排気の温度経時変化を示
す線図である。これにより吸排気温制御の欠点に
ついて詳述する。吸気と排気の関係は大別してこ
の４つのモードになる。

通常の調理においてはモードｂ、すなわち吸気
と排気の初期値が一致する。T_Mはマスク時間で、
くり返し調理のときなどに加熱室内に残つている
熱気を追い出し、初期値を安定させるのに必要な
時間である。このマスク時間の間、吸排気データ
は無視される。さてこの初期値からあるしきい値
αだけ排気温が上昇した時点Pdがこのときの検
知点となる。そしてここまでに要した時間T₁に
ある定数Ｋを乗じた時間KT₁だけ、さらに加熱
が続けられる。つまりT₁＋KT₁がトータルの加
熱時間となる。定数Ｋは第２図に示す各メニユー
キー４ごとに異なる。

さて、調理を繰り返していくと吸気と排気の温
度は少しずつ変化していく。モードａは吸気の初
期値が排気のそれを上回るケースであり、これは
繰り返して調理をし本体が暖まつた状態で大きな
冷凍食品を解凍調理する場合などに起こるモード
である。このモードでは吸気温の初期値は無視
し、排気温のみの上昇をモニタすればよい。モー
ドｂの特殊なケースと考えられる。

次に繰り返し調理において頻発するモードｃに
ついて説明する。これは排気温の初期値が吸気温
を上回るケースで、加熱室や排気ガイドに熱気が
残るとこのモードになる。さてこのモードでは吸
排気温の差Δθが小さいうちは、モードｂでのし
きい値αだけ変化できるが、この差が大きくなつ
てくると排気温の上昇は鈍くなり、同一の検知タ
イムT₁を得るためにはしきい値をαより小さく、
α′と補正する必要がある。実験によるとΔθが
8deg程度までは補正の必要はないが、10deg以上
になると補正なしでは検知が遅れてくる。ところ
がこの補正量はメニユーによつて異なる。例えば
じやがいもでは蒸気量が少なく、補正なしでは生
つぽく固い箇所が残るが、さつまいもでは逆に
10deg程度で同様の補正を行うとオーバになる。
これはさつまいもでは蒸気量が多く、また一様に
火が通りやすいため、排気温を大きく変化させる
能力があることによる。

従つてΔθによつてしきい値に補正を加える方
法は、メニユーごとにその補正量を変えねばなら
ない。また同一メニユーであつても、例えば新じ
やがと１年を経過したひねのじやがいもとでは、
補正値を変える必要がある。前者は補正を小さ
く、後者は大きくしなければならない。さらにこ
のようにしきい値を吸排気温によつて決定する
と、しきい値が吸排気温の関数となり、両者の絶
対値誤差を小さく抑えないと正確な制御ができな
い。これは回路コストを押し上げてしまう。

ところでモードａ，ｂでは、制御は排気温の相
対値変化によつて行われる。従つて排気温測定が
絶対値誤差を有しても何ら支障はない。

つまり、排気温の初期値が25℃と検出され、こ
のときの真値が23℃だとすると、この測定系は
2degの絶対値誤差を含む。しかし検知はこの誤
差を含む初期値２５℃からあるしきい値αだけ上
昇した点、すなわち（25＋α）℃であるから、α
の回路系誤差のばらつきが小さければ精度良く制
御できる。サーミスタで言えばＢ定数が一定な
ら、抵抗値のばらつきは誤差要因とならない。Ｂ
定数とはある温度から別の温度へ推移したときの
抵抗変化率と考えられるから、これが一定なら初
期抵抗値が25℃を示そうが23℃を示そうが、検知
点は不変である。このようにモードａ，ｂの相対
値制御は、誤差を小さく抑える上で極めて有効な
手法である。

一方、モードｃではしきい値αをα＝ｆ（Δθ）
として扱うと、吸排気温の絶対値誤差が問題とな
る。すなわち吸気温の初期値が25℃と検出され、
このときの真値が23℃であり、かつ排気温の初期
値が32℃と検出され、このときの真値が33℃であ
つたとすると、しきい値αは吸排気温の両者の絶
対値誤差の影響を受けざるをえない。検出された
Δθは7degであり、このときの真のΔθtrueは
10degであるからしきい値は正しく補正されな
い。

このようにモードｃには２つの大きな問題が含
まれていた。第１にメニユーごとにしきい値の補
正が異なること、第２に測定系の誤差を小さく抑
えないとしきい値の補正が正確を欠くこと、この
２点である。それ故に本発明ではモードｃにおい
て、Δθによつて制御法を２つに分けている。こ
の点については第５図により後述する。

モードｄを先に説明する。これは第２図に示す
メニユーのうちグリルやオーブンなどで調理を行
つた後のくり返し調理を示している。排気温極め
て高く、調理開始後も放熱が続くため排気温は下
降を続ける。やがて放熱と食品からの熱気とがバ
ランスした時点で最低値を示し（min）、この後
上昇に転じる。ただし、しきい値βは小さな値と
しないと検知は遅れてしまう。またこのときの定
数K′もＫよりは小さくする必要がありうる。そ
してこのように工夫を加えてもなおホツト状態で
の調理の仕上りは、ばらつき要因が大きく安定し
てできにくい。

さて以上の吸排気温制御に関する欠点を踏まえ
て、本発明では第５図に示す制御が行われる。ま
ず吸排気の温度差Δθの大きさによつて３つの制
御モードに大別される。

まずモード１〔ａ〜ｃ〕は言わば標準モードで
あり、温度差Δθがある値Ａより小さいときにこ
のモードで制御される。第４図におけるモードａ
およびｂ、さらにモードｃの一部がこれに属す
る。Ａ値は排気温が相対値制御可能な値、例えば
6degに選ばれる。かかるモードでは吸排気温制
御は最も安定に検知が行えるので、積極的に活用
できる。

そこで、併用センサとして松下の湿度センサ
“ヒユミセラム”を用いた場合、その検知点
Pd′と吸排気温センサによる検知点Pdとはほぼ同
一となるよう各々のしきい値を設定する。

従つていずれか早い方で検知すればよい。さて
湿度センサでは調理の最初に汚れを焼き切るため
ヒータの通電するリフレツシユを行うが、このた
め一定時間T_M′だけ湿度データをマスクしなけれ
ばならない。ガスセンサでも加熱室内に残つたガ
スを追い出すため一定時間データをマスクし、こ
の間マイクロ波は出力しないのが一般的であつ
た。

ところが本発明によれば、このような湿度セン
サあるいはガスセンサのマスク時間も吸排気温制
御によつてモニタできるので、マイクロ波を調理
開始時からずつと出力できる。すなわち調理時間
の短縮がはかれる。

次いでモード２〔ｄ〜ｆ〕では温度差はさらに
広がる。この温度帯は前述のＡ値を越え、排気温
が上昇から放熱（下降）に転じるＢ値までを含
む。この温度帯ではしきい値αのままでは検知点
Pdが遅れてしまう。しかし補正を加えると誤差
が増大する。

そこで本発明は吸排気温制御はそのままとし、
併用センサたる湿度センサを確実に動作させてそ
の検知点Pd′により自動調理を行う。すなわちこ
のモードではPd′の方がPdより明らかに早い。た
だ湿度センサがこわれた時、吸排気温センサがこ
れをカバーすることができる。このモードでは湿
度センサのリフレツシユによるマスク時間T_Mを
考慮して、マイクロ波を調理開始直後に休止させ
ている。従つて小量負荷でも確実に湿度センサで
検知できる。Ｂ値としては15deg程度が選ばれ
る。

最後にモード３〔ｇ〜ｉ〕では温度差はＢ値以
上となり、排気温は放熱すなわち下降する。これ
は第４図のモードｄに対応し、やはり湿度センサ
が積極的に制御を行う。すなわち湿度検知Pd′が
吸排気温検知Pdに先立ち、かつ加熱シーチンス
も湿度センサのリフレツシユを考慮して、マスク
時間T_M′内に休止サイクルを含む。

以上の制御シーケンスにより、吸排気温制御は
常に排気温の相対値制御されるので誤差を小さく
抑えることができ、吸排気温制御の性能が危うい
温度帯になれば、併用センサを積極的に使うこと
ができ、吸排気温検知がこれをじやましない。

次に第６図に制御回路の具体例を示す。制御部
１１はマイクロコンピユータ（以下「マイコン」
と略称する）で構成される。メニユーキーやその
他のスイツチなどは、キーマトリスク２６として
構成され、掃引信号S₀〜S₄によつてスキヤンさ
れ、入力ポートI₀〜I₃へ入力される。２７は蛍光
表示管等の表示部であり、第２図の如く表示窓５
に所定の表示を行う。

一方、給電部への制御は出力ポートR₀〜R₂に
よつて行われ、熱源切換リレー２８、出力切換リ
レー２９、電源リレー３０を動作させる。熱源切
換リレー２８は、マグネトロン１４と電熱ヒータ
１５とに給電を切り換える。また出力切換リレー
２９は、断続してマグネトロン１４の平均出力を
可変したり、電熱ヒータ１５への給電を制御し
て、加熱室温度を一定に保つ。電源リレー３０は
加熱装置への通電を司る主電源スイツチである。

これらのリレーはドライバ１６を介して制御さ
れる。

主回路にはこの他にドアスイツチ３１，３２が
接続され、ドアの開閉に応動して熱源への給電を
制御する。２５はターンテーブルモータ、１７は
送風フアンである。

３３は報知装置であり、ブザーや音声合成回路
により構成される。これはキー入力時や調理終了
などを使用者に報知する。

次にセンサについて説明する。第１のセンサ手
段としては湿度センサ３４が用いられ、第２、第
３のセンサ手段としてはサーミスタ３５，３６が
採用されている。湿度センサ３４は汚れを焼き切
るためのリフレツシユ・ヒータ３７を具備し、リ
レー３８を介して出力R₅によつて調理の開始前
にリフレツシユされる。湿度センサ３４は出力
R₄によつてパルス駆動され、Ａ／Ｄコンバータ
内蔵の入力ポートＡ／D₀に入力される。サーミ
スタ３５，３６は抵抗分割され、入力ポートＡ／
D₁，Ａ／D₂に入力される。

第７図は第１のセンサ手段としてガスセンサを
用いた例を示す。ガスセンサ３９は傍熱ヒータ４
０を具備し、抵抗と直列に接続されて分割電圧を
入力ポートＡ／D₁に入力する。

さて以上の構成により本発明は具体化できる。
次にマイコン１１の制御プログラムの概要を第８
図を用いて説明する。自動調理が開始されるとま
ずマイコロ波出力がオンされる(A)。次いで吸排気
温検知のマスク時間T_Mが経過するのを待つ(B)。
T_Mが経過すると吸排気温の初期値が測定される
(C)。これにより吸排気温の温度差Δθが求められ、
これがＡ値以下かどうかが確認される(D)。以下な
らモード１であり、クロツク入力を待つて(E)、
T₁タイム・カウンタが更新されると共に(F)、湿
度があるしきい値を越えて発生したかどうか(G)、
あるいは排気温が初期値からあるしきい値α以上
上昇したかどうか(H)が判定される。もしいずれか
が検知されれば、T₁タイムにＫ値が乗じられ
KT₁がカウンタにセツトされる(I)。そしてクロ
ツクの入力のたびに(J)、このKT₁カウンタはデ
イクリーメントされ、カウンタからボローが出た
かどうかが判定される(K)。KT₁がカウントアツ
プしてしまうと加熱は停止され、調理は終了す
る。

次に温度差ΔθがＢ値以上かどうかが判定され
（Ｌ）、モード２か３かが判別される。モード２な
らまず排気温のしきい値α判定が行われ（Ｍ）、
続いてT_M′／２時間が経過したかどうかがチエツ
クされる（Ｎ）。T_M′／２が経過すればマイクロ
波出力は休止のためオフされる（Ｏ）。T_M′は湿
度センサのマスク時間である。続いてT_M′が経過
すると再度マイクロ波出力はオンされ（Ｑ）、T₁
タイムの更新および湿度・温度検知が行われる。

さてモード３では２同様、最初にマイクロ波出
力の休止のため“PCON”サブルーチンがコール
される（Ｒ）。そして続いてクロツク入力により
（Ｓ）T₁タイムが更新され（Ｔ）、湿度検知（Ｕ）
と排気温のしきい値βによるホツト検知（Ｖ）が
行われる。

以上説明した構成により本発明は具現化され
る。

発明の効果 以上のように本発明によれば次の効果を得るこ
とができる。

(1) 調味料や還元ガスの影響を受けず、かつ高温
動作やくり返しにも安定な自動調理が実現でき
る。

(2) 温度検知はいずれの場合も排気温の相対値変
化を監視することにより行うので、吸排気温測
定の絶対値誤差は食品の仕上りに何ら影響を与
えない。

(3) 湿度センサでは汚れを焼き切るリフレツシ
ユ、ガスセンサでは加熱室内の残留ガスを排出
するクリーニングのため、加熱の最初に休止せ
ざるをえなかつたが、本発明によれば吸排気の
温度差が小さいときにはこのような休止を要し
ない。

(4) 温度とガスあるいは湿度を検出するが、いず
れのモードでも両センサはアクテイブであり、
故意に一方を無視したりしない。つまり温度帯
によつて両者が積極的に使用されたり、一方が
主、他方が従となつたりする。そこでいずれか
が故障しても残る一方が自動調理を継続でき、
また安全装置となりうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である加熱装置の本
体斜視図、第２図は同操作パネル拡大正面図、第
３図は同装置の構成図、第４図ａ〜ｄは同吸排気
温制御の温度帯ごとの特性図を示し、同図ａは吸
気温度＞排気温度のとき、同図ｂは吸気温度と排
気温度が同一のとき、同図ｃは吸気温度＜排気温
度のとき、同図ｄは吸気〓排気温度のときをそれ
ぞれ示す。第５図ａ〜ｉは同温度帯ごとの出力と
温度と湿度との関係を示す制御シーケンスを示す
図で同図ａ〜ｃはΔθ＜Ａのとき、同図ｄ〜ｆは
Ａ＜ΔθＢのとき、同図ｇ〜ｉはΔθ＞Ｂのとき
をそれぞれ示す。第６図は同湿度センサを用いた
制御回路図、第７図は同ガスセンサを用いた制御
回路図、第８図は同プログラムのフローチヤー
ト、第９図は本発明の加熱装置の構成を示す機能
ブロツク図である。 １１……制御部、１２……加熱室、１３……被
加熱物、１４……マグネトロン、１９……第１の
センサ手段、２０……第２のセンサ手段、２１…
…第３のセンサ手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被加熱物を加熱する加熱手段と、この加熱手
   段を制御する制御部と、前記被加熱物より発生す
   るガスもしくは蒸気を検出する第１のセンサ手段
   と、本体に流入する吸気の温度を検出する第２の
   センサ手段と、前記加熱室より流出する排気の温
   度を検出する第３のセンサ手段とより成り、前記
   制御部は第２および第３のセンサ手段を用いて吸
   気と排気の温度差を検出する温度差検出手段と、
   その差がある所定値より小さければ、第１のセン
   サ手段によりガスあるいは蒸気の変化を監視する
   とともに第３のセンサ手段により排気温度の上昇
   を監視し、いずれかがあらかじめ定めた検知量に
   達すれば前記加熱手段への給電を変更する第３の
   監視手段と、一方、吸気と排気の温度差がある所
   定値より大きければ、第３のセンサ手段による排
   気温度の監視は中断し、第１のセンサ手段による
   ガスあるいは蒸気の変化のみを監視し、これがあ
   らかじめ定めた検知量に達すれば前記加熱手段へ
   の給電を変更する第１の監視手段とから成る加熱
   装置。 ２ 第１のセンサ手段としてガスセンサもしくは
   湿度センサを備えた特許請求の範囲第１項記載の
   加熱装置。 ３ 第２および第３のセンサ手段としてサーミス
   タを備えた特許請求の範囲第１項記載の加熱装
   置。