JPH09204227A

JPH09204227A - 温度制御装置

Info

Publication number: JPH09204227A
Application number: JP1077496A
Authority: JP
Inventors: Yumiko Hara; 由美子原; Shinji Kondo; 信二近藤; Ikuko Kai; 郁子甲斐; Hideki Omori; 英樹大森
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-01-25
Filing date: 1996-01-25
Publication date: 1997-08-05
Anticipated expiration: 2016-01-25
Also published as: JP3713784B2

Abstract

(57)【要約】【課題】正確な温度制御が出来る温度制御装置を実現
することを目的としている。【解決手段】負荷温度推定手段９によって推定した温
度によって負荷５を加熱する加熱手段６に供給する電力
を決定するようにした温度制御装置としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、負荷の温度を正確
に制御する温度制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば誘導加熱調理器では、本体
部に温度測定手段を設け、プレートや鍋等を介して間接
的に負荷である調理物の温度を測定している。この理由
は、負荷に温度測定手段を直接投入すると、衛生上の問
題や使用者の違和感を生ずるためである。従って、前記
したように負荷から離れた本体部に温度測定手段を備え
て間接的に負荷の温度を検知する構成となっているもの
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし前記の誘導加熱
調理器では、負荷の温度を間接的に検知しているため、
実際の負荷の温度と温度測定手段が測定した負荷の温度
との間に差が生じて、正確な温度制御が困難であるとい
う課題を有しているものである。この問題は誘導加熱調
理器だけに固有のものではなく、温度制御装置全般に共
通するものである。

【０００４】本発明はこのような従来の温度制御装置が
有している課題を解決するもので、正確な温度制御が出
来る温度制御装置を実現することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の第一の手段は、負荷温度推定手段によって推
定した温度によって負荷を加熱する加熱手段に供給する
電力を決定するようにした温度制御装置としている。

【０００６】また本発明の第二の手段は、負荷温度推定
手段が負荷温度が設定温度以上であることを検知した場
合には加熱手段に供給する電力を維持し、負荷温度微分
手段によって負荷温度の低下を検知した場合には加熱手
段に供給する電力を増加させる温度制御装置としてい
る。

【０００７】本発明の第三の手段は、負荷温度推定手段
を、負荷の温度を測定する温度測定手段と、時間を計測
する計時手段と、温度測定手段の出力を微分する微分手
段と、温度測定手段の出力を２階微分する２階微分手段
とによって構成し、より正確な負荷温度の推定が出来る
温度制御装置としている。

【０００８】本発明の第四の手段は、負荷温度推定手段
を、負荷の温度を測定する温度測定手段と、時間を計測
する計時手段と、温度測定手段の出力を微分する微分手
段とによって構成し、簡単に負荷温度の推定が出来る温
度制御装置としている。

【０００９】本発明の第五の手段は、負荷温度推定手段
をニューラルネットワークによって構成して、入力数が
多くても容易に設計が可能な温度制御装置としている。

【００１０】本発明の第六の手段は、負荷温度推定手段
をファジィ推論によって構成し、入出力間のルールの確
認が容易で容易に設計が可能な温度制御装置としてい
る。

【００１１】本発明の第七の手段は、電力値出力手段が
電力決定手段の出力を入力として電力値を出力する構成
として、電力測定手段を設けずに安価に負荷温度を推定
できる温度制御装置としている。

【００１２】本発明の第八の手段は、電力値出力手段が
電力を測定する電力測定手段の出力を入力として電力値
を出力する構成として、電源電圧の変動にも対応でき、
精度よく負荷温度を推定できる温度制御装置としてい
る。

【００１３】本発明の第九の手段は、電力値出力手段
は、電力を測定する電力測定手段と過去の電力値を記憶
する電力値記憶手段と、電力値記憶手段が記憶している
電力値から平均電力を演算し出力する平均手段と、過去
の測定温度を記憶する温度記憶手段とを備えた構成とし
て、微分演算を容易にし、温度測定手段の分解能が低い
場合にも演算精度を上げ、また、微分区間に合わせて電
力値の時間平均を用いることで負荷温度を高精度で推定
できる温度制御装置としている。

【００１４】本発明の第十の手段は、負荷の温度は、温
度測定手段の出力と温度測定手段の出力の１階微分と温
度測定手段の出力の２階微分と室温と加熱電力の一次結
合で表され、かつ、室温と加熱電力の係数が負であると
いう伝熱モデルに基づいて精度の高い温度制御を行うこ
とができる温度制御装置としている。

【００１５】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）以下本発明の第一の実施形態について
説明する。図１は本実施形態の温度制御装置を使用した
誘導加熱調理器のブロック図である。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した鍋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、負荷４の
温度を推定する負荷温度推定手段８の出力と、負荷の設
定温度を記憶する設定温度記憶手段９の出力とから加熱
コイル５に供給する電力を決定する電力決定手段１０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１１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８に伝達されている。

【００１６】負荷温度推定手段８は、温度測定手段１１
と、温度測定手段１１の温度情報を計時手段１４の計時
情報によって微分する微分手段１２と、同様に計時手段
１４の計時情報によって温度測定手段１１の温度情報を
２階微分する２階微分手段１３と、回路の消費電力を出
力する電力値出力手段１５と、前記各入力から負荷４の
現在の温度を推定する推定手段１６とから成っている。
この負荷温度推定手段８と前記設定温度記憶手段９と電
力決定手段１０とは、図２に示しているマイクロコンピ
ュータ１９によって構成している。また本体１の表面に
は、加熱の開始と停止を指示する加熱スイッチ１７を設
けている。

【００１７】次に、本実施形態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１９は、加熱スイッチ１７の
信号をＩ₁から入力され、温度測定手段１１の信号をＡ
Ｄ₁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２０は、マイクロコンピュータ１９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。

【００１８】以下本実施形態の動作について説明する。
本実施形態では、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Ｔ_p、負荷の温度をＴ_w、センサ部の温度を
Ｔ_s、発熱部の熱容量をα_p、負荷の熱容量をα_w、セン
サ部の熱容量をα_s、発熱部から負荷への熱伝達率ｈ_w、
発熱部からセンサ部への熱伝達率をｈ_s、発熱部から雰
囲気への熱伝達率をｈ_ap、負荷から雰囲気への熱伝達率
をｈ_aw、センサ部から雰囲気への熱伝達率をｈ_as、雰囲
気の温度をＴ_aとしている。

【００１９】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。

【００２０】

【数１】

【００２１】

【数２】

【００２２】

【数３】

【００２３】数１と数２から発熱部の温度Ｔ_pを消去す
ると、負荷の温度Ｔ_wとセンサ部の温度Ｔ_sとの関係を示
す数４が導き出される。

【００２４】

【数４】

【００２５】このとき、雰囲気温度Ｔ_aをほぼ一定であ
ると考えると、数４は負荷の温度Ｔ_wは、センサ部の測
定温度Ｔ_sと、測定温度Ｔ_sの微分値と、測定温度Ｔ_s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。本実施形態では、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。もちろん、室温を入力に加えて推定演算を行っ
ても良い。

【００２６】図４はマイクロコンピュータ１９が有して
いる負荷４の温度を推定するためのプログラムを示すフ
ローチャートである。使用者が加熱スイッチ１７をオン
して加熱を開始すると、ステップ３０１で計時手段１４
は時間ｔを０に初期設定し、動作のためのカウンタtiに
ｔを代入する。次いでステップ３０２で、電力値出力手
段１５は電力値Ｐ_iとして初期値Ｐ_sを設定する。続いて
ステップ３０３で温度測定手段１１の温度データＴ(ti)
を受け、ステップ３０４・ステップ３０５でこの温度デ
ータＴ(ti)の微分値Ｔ’(ti)と２階微分値Ｔ”(ti)を演
算する。すなわち微分手段１２と２階微分手段１３とが
動作する。ステップ３０６で、推定手段１６は入力値Ｔ
(ti)、Ｔ'(ti)、Ｔ”(ti)とＰ_iとから現在の負荷４の温
度Ｔ_f(ti)を推定する。続いてステップ３０７で、前記
Ｔ_f(ti)と設定温度記憶手段９に記憶している設定温度
Ｔ_sとに基づいて、電力決定手段１０に加熱コイル５に
供給する電力Ｐ(ti)を決定させる。

【００２７】本実施形態ではこの電力を次の基準に従っ
て決定している。Ｔ_f(ti)＞Ｔ_s＋２℃ … Ｐ(ti)＝０ＷＴ_s＋２℃≧Ｔ_f(ti)＞Ｔ_s−２℃ … Ｐ(ti)＝４００ＷＴ_s−２℃≧Ｔ_f(ti)＞Ｔ_s−８℃ … Ｐ(ti)＝７００ＷＴ_s−８℃≧Ｔ_f(ti) … Ｐ(ti)＝１２００Ｗこのように本実施形態では決定する電力を０Ｗ、４００
Ｗ、７００Ｗ、１２００Ｗという段階的な値を用いてい
るが、Ｔ_f(ti)−Ｔ_sに応じた連続値としても勿論支障は
ないものである。

【００２８】続いてステップ３０８で、電力値Ｐ_iとし
て前記Ｐ(ti)を採用する。ステップ３０９で計時手段１
４が計時している時間ｔがti+1以上であるかどうかをチ
ェックし、チェックの結果がＹＥＳであればステップ３
１０に進んでストップであるかどうかをチェックする。
すなわち、使用者が加熱スイッチ１７をオフしたかどう
かをチェックしているものである。このチェックの結果
がＮＯである場合には、前記ステップ３０３からステッ
プ３０９を繰り返して負荷５の現在温度Ｔ_f(ti)を推定
し続けるものである。このとき本実施形態では、１秒サ
イクルで負荷４の現在温度を推定するようにしている
が、この時間は特に１秒に限定する必要はないものであ
る。

【００２９】このとき本実施形態では、推定手段１６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１１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、同２階
微分値、電力、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、２階微分値、電力）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。

【００３０】推定手段１６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。

【００３１】以上のように本実施形態によれば、推定し
た負荷温度を基に加熱電力を制御することで負荷の温度
制御を高精度で行う温度制御装置を提供することができ
る。

【００３２】また、温度測定手段１１の測定温度、温度
測定手段１１の測定温度の１階微分値、温度測定手段１
１の測定温度の２階微分値、加熱電力から負荷温度を推
定する負荷温度推定手段８を備えた温度制御装置を提供
することができる。

【００３３】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。

【００３４】また、電力値として電力決定手段の出力を
用いることで、電力測定手段を設けずに、安価に負荷温
度を推定することができる。

【００３５】また、負荷４の温度が温度測定手段１１の
出力と温度測定手段１１の出力の１階微分値と温度測定
手段１１の出力の２階微分値と室温と加熱電力の一次結
合で表され、かつ、室温と加熱電力の係数が負であると
いう伝熱モデルに基づいて温度制御を行うことで、精度
の高い温度制御を行うことができる。

【００３６】（実施の形態２）続いて本発明の第二の実
施形態について説明する。図６は本実施形態の温度制御
装置の構成を示すブロック図である。本実施形態では、
第二の負荷温度推定手段３０と、第二の負荷温度推定手
段３０の出力を微分する負荷温度微分手段４１の出力を
受けて加熱コイル５に供給する電力を決定する第二の電
力決定手段３４と、第二の電力決定手段３４の出力を受
けてインバータ回路６を制御する制御手段７とを備えて
いる。

【００３７】第二の負荷温度推定手段３０は、温度を測
定するサーミスタ等の温度測定手段１１と、温度測定手
段１１の出力を微分する第二の微分手段３１と、時間を
計測する計時手段１４と、回路に供給する電力値を出力
する第二の電力値出力手段３２と、温度測定手段１１の
測定温度を記憶する温度記憶手段４０と、温度測定手段
１１の温度データと第二の微分手段３１の情報とから負
荷４の現在温度を推定する第二の推定手段３３と、平均
値を取る時間幅を記憶している平均時間記憶手段３６と
を備えている。

【００３８】図７は、第二の電力値出力手段３２と第二
の微分手段３１の構成を示すブロック図である。第二の
電力値出力手段３２は、電力計によって実現している電
力測定手段３５と、電力測定手段３５が測定した電力を
記憶する電力記憶手段３７と、所定時間での平均電力を
演算する平均手段３８によって構成している。本実施形
態では、電力値記憶手段３７・平均手段３８はマイクロ
コンピュータによって実現している。また平均時間記憶
手段３６・第二の負荷温度微分手段３１は、前記マイク
ロコンピュータの機能によって実現している。

【００３９】以下、第二の電力値出力手段３２と第二の
微分手段３１の動作について説明する。図８は第二の電
力値出力手段３２と第二の微分手段３１の機能を備えた
マイクロコンピュータの動作を示すプログラムである。
第二の微分手段３１は、ステップ８０１で計時手段１５
の計時時間tiが平均値を求めるための時間幅tm以上に達
したかどうかをチェックし、ＹＥＳであればステップ８
０２に進んで、微分値Ｔ'(ti)としてＴ(ti)−Ｔ(ti-tm)
を出力する。次に、第二の電力値出力手段３２が動作す
る。すなわちステップ８０３で、電力測定手段３５が電
力Ｐ_s(ti)を測定し、この測定値をステップ８０４で電
力値記憶手段３７に記憶する。次いでステップ８０５に
進んで、tiが平均値を求める時間幅tm以上に達したかど
うかをチェックする。tiがtm未満の間は平均手段３８は
平均動作を行わない。tiがtm以上に達すると、ステップ
８０６に進んで平均手段３８がti−tmからtiまでの電力
測定値を電力値記憶手段３７から読み出して加算し、平
均値Ｐ_i(ti)を出力する。

【００４０】このとき本実施形態ではtmは６０秒に設定
している。また温度の微分値としてｄＴ／ｄｔではなく
時間tm間の温度変化を用いている。特にこの方法とした
場合には、測定温度の分解度が低い場合に有効である。
例えば測定温度が図９（ａ）に示しているように階段状
に変化している場合には、これを微分すると図９（ｂ）
に示しているようになり、温度の変化度合いを正しく表
現できないものである。この点本実施形態で使用してい
るtm間の温度差を使用した場合には、図９（ｃ）に示し
ているように、図９（ａ）の温度の変化状態をほぼ正確
に示すことができる。また本実施形態では微分値として
tm秒間の温度差をそのまま用いているが、もちろん、温
度差をtmで割った値を用いることもできる。

【００４１】以下本実施形態の温度制御装置全体の動作
について説明する。図１０は、前記第二の電力値出力手
段３２と第二の微分手段３１の機能を搭載した温度制御
装置２５全体の機能を実現するマイクロコンピュータが
有している負荷温度推定プログラムを示している。使用
者が加熱スイッチ１７をオンすると、ステップ６０１で
計時手段１４は時間ｔを０に初期設定し、動作のための
カウンタtiにｔを代入する。続いてステップ６０２で、
温度測定手段１１の温度データＴ(ti)を受け、温度記憶
手段４０がこの測定値を記憶する。ステップ６０３で、
第二の微分手段３１は温度記憶手段４０が記憶した温度
データを微分し微分値Ｔ'(ti)を出力する。またステッ
プ６０４では、第二の電力値出力手段３２は電力値Ｐ
_i(ti)を出力する。前記ステップ６０３・ステップ６０
４は、図８で説明したステップ８０１・８０２・８０３
・８０４・８０５・８０６に相当するものである。続い
てステップ６０５で、第二の推定手段３３は入力値Ｔ(t
i)、Ｔ'(ti)、Ｐ_i(ti)から負荷温度Ｔ_f(ti)を推定す
る。

【００４２】この負荷温度Ｔ_f(ti)の決定は、本実施例
では図１１に示すようなファジィ推論で構成している。
このファジィ推論に使用している推論ルールは例えば、
「ＩＦＴ(ti)が低く、Ｔ'(ti)が小さく、Ｐ_i(ti)が小
さければＴＨＥＮＴ_f(ti)＝Ｗ₁」というようなもの
である。すなわち図１２に示している１８ルールから成
っている。このＷ₁からＷ₁₈は実数値である。またＴ(t
i)が低いというような定性的な表現は、図１３に示して
いるメンバーシップ関数で規定している。このように、
推定手段としてファジィ推論を用いると前記のような推
論ルールを用いることになり、入出力の間の関係が容易
に確認でき信頼性が増すものである。

【００４３】こうして推定した負荷温度Ｔ_f(ti)に基づ
いて、ステップ６０６で第二の電力決定手段３４が電力
Ｐ(ti)を決定する。

【００４４】図１４は第二の電力決定手段３４の動作を
示すフローチャートである。第二の負荷温度推定手段３
０によって負荷温度推定値Ｔ_f(ti)が出力されると、負
荷温度微分手段４１はステップ１３０で動作を開始し、
ステップ１３１で負荷温度推定値Ｔ_f(ti)の変化量：Δ
Ｔ_f＝Ｔ_f(ti)−Ｔ_f(ti-tf)を演算する。続いて第二の電
力決定手段３４がステップ１３２でΔＴ_fが０未満出あ
るかどうかをチェックし、ＹＥＳであればステップ１３
３に進んで、Ｐ(ti)＝１４００Ｗとする。またＮＯであ
る場合には、ステップ１３４に進んでＰ(ti)＝７００Ｗ
とする。こうしてＰ(ti)を決定すると、ステップ１３５
で第二の電力決定手段３４は動作を終了する。

【００４５】こうしてステップ６０６で電力値Ｐ(ti)を
決定すると、ステップ６０７に移るものである。ステッ
プ６０７では、ｔがti＋１以上に達しているかどうかを
チェックし、ＹＥＳであればステップ６０８のストップ
であるかどうかのチェックを受ける。つまり加熱スイッ
チ１８がオフされているかどうかのチェックを受けるも
のである。この結果がＮＯである場合には、前記ステッ
プ６０２からステップ６０７を繰り返すものである。こ
うしてステップ６０８でのチェックの結果がＹＥＳとな
った時点で終了する。

【００４６】もちろんこのとき、実施形態１で説明した
と同様、負荷温度の推定動作は１秒サイクルに限定され
るものではなく自由に設定して支障はない。

【００４７】本実施形態では負荷温度の推定のための入
力を、温度設定手段１２からの温度データと、この温度
データの微分値と、電力の３因子としており、温度デー
タの２階微分値は用いていないものである。従って実施
形態１のものよりも負荷温度の推定精度は低下するもの
であるが、推定演算が容易に行えるという効果を有して
いるものである。また家庭用調理器に適用する温度制御
装置としては、十分な精度で負荷温度推定が可能とな
る。

【００４８】以上のように本実施形態の第二の電力値出
力手段３２と第二の微分手段３１は、電力測定手段３５
を設けこの測定値を電力値として用いることによって商
用電源等の電源の電圧変化があっても、精度よく負荷温
度推定が行える。

【００４９】また本実施形態の第二の電力決定手段３４
の電力決定によれば、負荷温度が低下した場合に高い電
力で加熱動作を行い、その後温度が安定、もしくは上昇
すれば低めの電力で加熱動作を行うものである。このよ
うに負荷温度が低下した場合にのみ加熱電力を上げる方
法は、加熱対象が水で、かつ常時沸騰状態に保って、通
常は所定の電力で加熱を行いたい場合、例えば、鍋物調
理等に有効である。なぜなら水温は沸騰温度以上には上
昇しないため、鍋調理に適当な沸き具合を保つためには
水温を１００℃に制御したのでは不都合で、水温が１０
０℃になっていても所定のパワーを維持しているのが望
ましいからである。

【００５０】また本実施形態の第二の電力決定手段３４
は、決定する電力を７００Ｗ、１４００Ｗという段階的
な値を用いているが、ΔＴｆに応じた連続値としても勿
論支障はないものである。

【００５１】以上に示したように本実施形態によれば、
負荷温度が充分高い場合には加熱電力を変更せず、負荷
温度が低下した場合には加熱電力を上げ、負荷温度が再
び充分高くなれば加熱電力を元に戻すような構成とし
て、鍋物等、特定の用途に向く温度制御を行う温度制御
装置を実現できるものである。

【００５２】また、２階微分を用いないことで負荷温度
推定のための演算を容易に行える負荷温度推定手段を備
えた温度制御装置を実現できる。

【００５３】さらに、推論内容をルールで記述するファ
ジィ推論を用いることで、負荷温度推定の推定ルールを
容易に確認することができる。

【００５４】また、電源電圧の変化による設定電力と使
用電力の違いを考慮し、測定した電力値を用いることに
より、高精度に負荷温度を推定することができる。

【００５５】さらに、測定温度の微分値として単位時間
の温度の変化分を用いることで微分演算を容易にし、温
度測定手段の分解能が低い場合にも演算精度を上げ、ま
た、微分区間に合わせて電力値の時間平均を用いること
で負荷温度を高精度で推定することができる。

【００５６】

【発明の効果】本発明の第一の手段は、負荷を加熱する
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、負荷の温度を推定する負荷温度推定手段と、負荷
の設定温度を記憶する設定温度記憶手段と、負荷温度推
定手段の出力と設定温度記憶手段の出力とから加熱電力
を決定する電力決定手段とを備えた構成として、推定し
た負荷温度を基に加熱電力を制御でき、負荷の温度制御
を高精度で行う温度制御装置を実現できるものである。

【００５７】本発明の第二の手段は、負荷を加熱する加
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、負荷の温度を推定する負荷温度推定手段と、負荷温
度推定手段の出力を微分する負荷温度微分手段と、負荷
温度微分手段の出力から電力を決定する電力決定手段と
を備えた構成として、負荷温度が充分高い場合には加熱
電力を変更せず、負荷温度が低下した場合には加熱電力
を上げ、負荷温度が再び充分高くなれば加熱電力を元に
戻すことで、鍋物などの特定の調理に向く温度制御装置
を実現できるのである。

【００５８】本発明の第三の手段は、特に負荷温度推定
手段が、温度を測定する温度測定手段と、時間を計測す
る計時手段と、温度測定手段の出力を微分する微分手段
と、温度測定手段の出力を２階微分する２階微分手段
と、使用した電力値を出力する電力値出力手段と、推定
手段とを備え、前記推定手段は温度測定手段の出力と微
分手段の出力と２階微分手段の出力と電力値出力手段の
出力とから負荷温度を推定する構成として、負荷の正確
な温度推定を行うことができる温度制御装置を実現でき
るものである。

【００５９】本発明の第四の手段は、特に負荷温度推定
手段が、温度を測定する温度測定手段と、時間を計測す
る計時手段と、温度測定手段の出力を微分する微分手段
と、使用した電力値を出力する電力値出力手段と、推定
手段とを備え、前記推定手段は温度測定手段の出力と微
分手段の出力と電力値出力手段の出力とから負荷温度を
推定する構成として、２階微分を用いないことで負荷温
度推定の演算を容易に行える温度制御装置を実現できる
ものである。

【００６０】本発明の第五の手段は、特に負荷温度推定
手段をニューラルネットワークによって構成することに
よって、入力数が多くても容易に設計が可能な温度制御
装置を実現するものである。

【００６１】本発明の第六の手段は、特に負荷温度推定
手段をファジィ推論によって構成することによって、入
出力間のルールの確認が容易で容易に設計が可能な温度
制御装置を実現するものである。

【００６２】本発明の第七の手段は、特に電力値出力手
段が電力決定手段の出力を入力として電力値を出力する
構成として、電力測定手段が不要で、安価に負荷温度を
推定できる温度制御装置を実現するものである。

【００６３】本発明の第八の手段は、特に電力値出力手
段が電力を測定する電力測定手段の出力を入力として電
力値を出力する構成として、電源電圧の変動にも対応で
き、精度よく負荷温度を推定できる温度制御装置を実現
するものである。

【００６４】本発明の第九の手段は、特に電力値出力手
段は、電力を測定する電力測定手段と過去の電力値を記
憶する電力値記憶手段と、電力値記憶手段が記憶してい
る電力値から平均電力を演算し出力する平均手段と、過
去の測定温度を記憶する温度記憶手段とを備えた構成と
して、微分演算を容易にし、温度測定手段の分解能が低
い場合にも演算精度を上げ、また、微分区間に合わせて
電力値の時間平均を用いることで負荷温度を高精度で推
定できる温度制御装置を実現するものである。

【００６５】本発明の第十の手段は、負荷の温度は、温
度測定手段の出力と温度測定手段の出力の１階微分と温
度測定手段の出力の２階微分と室温と加熱電力の一次結
合で表され、かつ、室温と加熱電力の係数が負であると
いう伝熱モデルに基づいている構成として、精度の高い
温度制御を行うことができる温度制御装置を実現するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態である温度制御装置の
構成を示すブロック図

【図２】同、回路構成を示す回路図

【図３】同、発熱部から負荷部・センサ部への伝熱の原
理を示す伝熱モデルを示す説明図

【図４】同、負荷温度の推定と電力決定を示すフローチ
ャート

【図５】同、推定手段にニューラルネットワークを使用
した構成を示す説明図

【図６】本発明の第二の実施形態である温度制御装置の
構成を示すブロック図

【図７】同、第二の電力値出力手段と第二の微分手段の
構成を示すブロック図

【図８】同、微分値出力と電力値出力のフローチャート

【図９】同、第二の微分手段の動作を説明する説明図

【図１０】同、負荷温度の推定と電力決定を示すフロー
チャート

【図１１】同、第二の推定手段の構成を示すブロック図

【図１２】同、第二の推定手段のファジィ推論ルールを
示す説明図

【図１３】同、第二の推定手段のファジィ推論のメンバ
ーシップ関数を説明する説明図

【図１４】同、電力決定のフローチャート

【符号の説明】

３鍋４負荷５負荷コイル６インバータ回路７制御手段８負荷温度推定手段９設定温度記憶手段１０電力決定手段１１温度測定手段１２微分手段１３２階微分手段１４計時手段１５電力値出力手段１６推定手段３０第二の負荷温度推定手段３１第二の微分手段３２第二の電力値出力手段３３第二の推定手段３４第二の電力決定手段３５電力測定手段３６平均時間記憶手段３７電力値記憶手段３８平均手段

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】負荷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、負荷の温度を推定
する負荷温度推定手段と、負荷の設定温度を記憶する設
定温度記憶手段と、負荷温度推定手段の出力と設定温度
記憶手段の出力とから加熱電力を決定する電力決定手段
とを備えた温度制御装置。
【請求項２】負荷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、負荷の温度を推定
する負荷温度推定手段と、負荷温度推定手段の出力を微
分する負荷温度微分手段と、負荷温度微分手段の出力か
ら電力を決定する電力決定手段とを備えた温度制御装
置。
【請求項３】負荷温度推定手段は、温度を測定する温
度測定手段と、時間を計測する計時手段と、温度測定手
段の出力を微分する微分手段と、温度測定手段の出力を
２階微分する２階微分手段と、使用した電力値を出力す
る電力値出力手段と、推定手段とを備え、前記推定手段
は温度測定手段の出力と微分手段の出力と２階微分手段
の出力と電力値出力手段の出力とから負荷温度を推定す
る請求項１または２記載の温度制御装置。
【請求項４】負荷温度推定手段は、温度を測定する温
度測定手段と、時間を計測する計時手段と、温度測定手
段の出力を微分する微分手段と、使用した電力値を出力
する電力値出力手段と、推定手段とを備え、前記推定手
段は温度測定手段の出力と微分手段の出力と電力値出力
手段の出力とから負荷温度を推定する請求項１または２
記載の温度制御装置。
【請求項５】負荷温度推定手段をニューラルネットワ
ークによって構成した請求項３または４記載の温度制御
装置。
【請求項６】負荷温度推定手段をファジィ推論によっ
て構成した請求項３または４記載の温度制御装置。
【請求項７】電力値出力手段が電力決定手段の出力を
入力として電力値を出力する請求項３または４記載の温
度制御装置。
【請求項８】電力値出力手段が電力を測定する電力測
定手段の出力を入力として電力値を出力する請求項３ま
たは４記載の温度制御装置。
【請求項９】電力値出力手段は、電力を測定する電力
測定手段と過去の電力値を記憶する電力値記憶手段と、
電力値記憶手段が記憶している電力値から平均電力を演
算し出力する平均手段と、過去の測定温度を記憶する温
度記憶手段とを備えた請求項３または４記載の温度制御
装置。
【請求項１０】負荷の温度は、温度測定手段の出力と
温度測定手段の出力の１階微分と温度測定手段の出力の
２階微分と室温と加熱電力の一次結合で表され、かつ、
室温と加熱電力の係数が負であるという伝熱モデルに基
づいているとして温度制御を行う請求項１または２記載
の温度制御装置。