JPS59221526A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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人出する吸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って
検知したりした。

一方、吸排気温度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った（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。とれ
らの中で実開昭６７−１４０６０１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）ヲ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って選択
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。捷だ排気温度は調理を繰り返すこ
とによって上昇するが、これと周囲温度（Ｒ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、吸排気の温度を検出する２個の温
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
とによって、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、調理メニューを選択す
るメニューキー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。

使用者はメニューキー４により所望のメニューを選択す
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Ｒ：“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だメツモー
ド設定キー７やタイマ一つまみ８、温度設定キー９が配
されている。１ｏはプリセットしたメニューあるいは加
熱パターンをキャ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３図はかかる加熱装置の構成を示すブロック図で
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によってデコードされる。

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とによって加熱さ
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２３を経て制御部１１に一加熱の進行
状態を伝える。

制御部１１ば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プノペ２５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火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。ＴＭ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って−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ＫＴ＋だけ、さらに加熱
が続けられる。つまｐ　Ｔ＋−１−ＫＴ＋がトータルの
加熱時間となる。定数には第２図に示す各メニューキー
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（、）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
し本体が暖まっ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Δ０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
、この差が大きくなってくると排気温の上昇は鈍くなシ
、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Δ
Ｏが８ｄｅｇ程度までは補正の必要はないが、１０　ｄ
ｅｇ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ューによって異なる。例えばじゃ
がいもでは蒸気量が少なく、補正なしでは生っぽく固い
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。

従ってΔＯによってしきい値に補正を加える方法は、メ
ニューごとにその補正量を変えねばならない−また同一
メニューであっても、例えば新じゃかと１年を経過した
ひねのじゃがいもとでは、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って決定す
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。

ところでモード体）　、　（ｂ）では、制御は排気温の
相対値変化によって行われる。従っ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２６℃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２　ｄｅｇ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）　ｒ（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（ΔＯ）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℃であっ
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ΔＯは７　ｄｅ
ｇであり、このときの真のΔｏ　ｔｒｕｅ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にメニュ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、ΔＯによって制御法を
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
ューのうちグリルやオープンなどで調理を行った後のく
シ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
くｍ１ｎ）、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
きの定数に′もＫよりは小さくする必要があシうる。そ
してこのように工夫を加えてもなおホット状態での調理
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ΔＯの大きさによって３つの制御モードに大別される
。

まずモード１〔体）〜（Ｃ）〕は言わば標準モードであ
り、温度差ΔＯ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。

真値は排気温が相対値制御可能な値、例えば６　ｄｅｇ
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”ヒュミセ
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。

従っ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だめヒータに通電す
るリフレッシュを行うが、このため一定時間Ｔ、／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
も加熱室内に残っ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
であった。

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ってモニ
タできるので、マイクロ波を調理開始時からずっと出力
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真値を越え〜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。

そこで本発明で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・ンシュによるマスク時間ＴＭ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。従って小量負
荷でも確実に湿度センサで検知できる。Ｂ値としては１
５　ｄｅｇ程度が選ばれる。

最後にモード３〔（ｑ）〜（ｉ）〕では温度差はＢ値以
上となシー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、やはシ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、かつ加熱シーケンスも湿度センサのリフ
レッシュを考慮シて、マスク時間ＴＭ’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１．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
れをじゃましない。

次に第６図に制御回路の具体例を示す。制御部１１はマ
イクロコンピュータ（以下「マイコン」と略称する）で
構成される。メニューキーやその他のスイッチなどは、
キーマトリクス２６として構成され、掃引信号ＳＯ〜Ｓ
４によってスキャンされ、入カポ−）Ｉｏ〜工３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ＲＯ〜Ｒ２によ−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１
４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ッチである。

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°ドアスイッチ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。２
５はターンテーブルモータ、１７は送風ファンである。

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。これはキー人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は汚れを焼き切るタメのりフレフシュ・ヒー
タ３７を具備し、リレー３８を介して出力Ｒ５によって
調理の開始前にリフレッシュされる。湿度センサ３４は
出力Ｒ４によってパルス駆動され、Ａ／Ｄコンバータ内
蔵の入カポート人／Ｄｏ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／Ｉｈ　、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゜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１１０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クロ波
出力がオンされる（Ａ）。次いで吸排気温検知のマスク
時間ＴＭが経過するのを待つ（Ｂ）。

ＴＭが経過すると吸排気温の初期値が測定される（Ｃ）
。

これより吸排気温の温度差Δ０が求められ、とれか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、クロック入力を待って（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タイムにに値が乗じられＫＴｌがカウンタ
にセットされる（１）。そしてクロツクの入力のたびに
（Ｊ）、このＫＴ１カウンタはディクリーメントされ、
カウンタからボローが出たかどうかが判定される（Ｋ）
。ＫＴ＋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ΔＯがＢ値以下がどうがが判定され（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ＴＭ’／２時間が経過したかどうかがチェックサ
レル（Ｎ　）。ＴＭ’／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（０）。ＴＭ′は湿度センサの
マスク時間である。続すてＴＭ’が経過すると再度マイ
クロ波出力はオンされ（Ｑ）、ＴＩ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
）、、そして続いてクロック入力にょす（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によるポット検知（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ッシュ。

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ったが、
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ィブであり、故意に一方を
無視したりしない。つまり温度帯によって両者が積極的
に使用されたり一一方が主、他方が従となったりする。

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、

【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
）は吸気く〈排気温度のときをそれぞれ示す。第５図（
ａ）〜（１）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体）〜（ｃ）ば
ΔＯ（Ａのとき一同図（ｄ）〜（ｆ）はＡ〈ΔＯ（Ｈの
とき、同図（ｑ）〜（ｉ）はΔＯ）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
グラムのフローチャートである。 １１・・・・・・制御部、１２・・・・・・加熱室、１
３・・川・被加熱物、１４・・・・・・マグネトロン、
１９・山・・第１のセンサ手段、２ｏ・・・・・・第２
のセンサ手段、２１・・・・・・第３のセンサ手段、 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 ！ 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （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
   を用いて吸排気の温度差を検出し、とれに基づいて各セ
   ンサ手段を選択的に用いて前記加熱手段を制御する構成
   とした加熱装置。
2. （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. （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。