JPS5949495B2 - 調理用オ−ブン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子レンジなどの調理オーブンにおいて、食品
の調理状態を検知して、加熱時間を自動的に決定する構
成に関するものである。

一般に調理オーブン、たとえば、電子レンジにおいて、
その加熱時間は被加熱食品の初期温度、量、最終温度、
比熱およびマイクロ波吸収エネルギなどの諸量によって
定まる。

従来より電子レンジの加熱時間の設定方法は、被加熱食
品の品目と量から決定される時間を設定していた。

前記各品目と量に対する加熱時間の関係は加熱実験結果
にもとづいて、あらかじめ決められていたものである。

したがって、どの食品の加熱でも１品目だけでなく、そ
の量についての情報を考慮しなければ加熱時間の設定が
できなかった。

また、加熱時間の決定に寄与する謝量のうち１食品の比
熱、食品の初期温度、食品の最終温度については、特別
に考慮されていな、いので、このような加熱時間設定方
法では、調理ミスや加熱ミスが生じ易い欠点があった。

本発明は、このような従来の加熱時間設定法の問題点を
解決するとともに、操作の容易な調理オーブンを実現し
うる手段を提供するものである。

以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図で示すように、一般的に食品をオーブン内で加熱
した場合に変化するオーブン排気口内の相対湿度は、は
じめのうちは食品から出る蒸気が少ないので、オーブン
内の温度上昇とともに低下していく。

そして、蒸気量が増大してくると、相対湿度は量低点を
示し、以後上昇に転じていく。

ここで、相対湿度が最低点から決められた相対温度幅Δ
ｈだけ上昇する時刻は、食品が適当な温度（たとえば１
００°Ｃ）に到達する時刻の近傍にあり、その食品につ
いて、調理状態の顕著な変化を示す時刻である。

この時刻は殆んどの再加熱食品について、その食品が適
度な温度に到達する時刻の近傍にあるので、これらの食
品については、加熱開始から上記時刻までの時間Ｔを加
熱時間とすることが適正加熱になる。

なお、この時間Ｔは食品の量および初期温度の影響をす
でに含んだ値である。

そこで、食品の量および初期温度については、新たに考
慮する必要がない。

またこの時間Ｔに、食品または調理の種類によって定ま
る個有の係数を乗じた時間を加えた時間を全調理時間の
適正値と決めることもできる。

しかるにここで、排気口内相対湿度はその周囲温度によ
って、いちじるしく異なるものである。

湿度検知センサの抵抗値は、その湿度に対する変化が対
数関数特性であるために、（第３図参照）排気口内の温
度に対応して、得られる検出電圧は桁違いに変化し、（
第４図参照）その検出電圧の最低値からの変化分も、夏
冬などの季節の違いあるいは使用される地域による温度
の違いによっていちじるしく異なる。

すなわち、第２図における検出電圧曲線ｖ１は排気口内
温度が比較的低いときで、検出電圧のレベルが高くその
最低値からの変化分も大きいのに対して、検出電圧曲線
ｖ２はその温度が比較的高いときで、検出電圧レベルが
きわめて低く、その最低値からの変化分も小さい。

また、最小値から決められた電圧幅（これは前記相対温
度幅に対応している）だけ上昇する時刻は検出電圧曲線
Ｖ□は早い目に出るのに対し、検出電圧曲線ｖ２の方は
遅（泪かあるいはこの電圧幅まで上昇しないことが起る
。

そこで、本発明では、同じ食品を加熱する場合に、決め
られた電圧分だけ上昇する時刻が、寒暖の開きの大きい
、広い排気口温度条件の下でも時間誤差が少なくなるよ
うな方法をとっている。

すなわち、第２図における７１曲線は検出電圧Ｖ１を対
数増幅して得た変換電圧曲線であり、７２曲線は検出電
圧ｖ２を対数増幅して得た変換電圧曲線であり、それぞ
れの曲線では最低値から決められた電圧幅ΔＶだげ上昇
する時刻は殆んど同じになるように検出電圧を対数増幅
した変換電圧を用いる。

つぎに、このような変換電圧を用いて適正な加熱時間が
得られる手段について、本発明の実施例を示す第６図〜
第９図によって説明する。

まず、第６図において、１は電子レンジのオーブン、２
は被加熱食品、３は吹込式のファン、４はマグネトロン
、５はマグネトロン駆動器、６は湿度センサで排気口１
の中におかれている。

８は湿度増幅器で、湿度センサ６で得られる湿度信号を
増幅してその出力端９に検出電圧として出力する。

１０は対数増幅器で、検出電圧を対数増幅するとともに
整流も行ない、正の半サイクル部分のみを対数増幅され
た変換電圧として、その出力端子１１に出力する。

２２は、最小値探索回路であり、前記変換電圧の最小値
を探索し、記憶保持する。

最小値探索回路は、平滑回路１２と、レベルシフト回路
１３と、最大値探索回路１４によって構成する。

平滑回路１２は、変換電圧を平滑し極性反転増幅し、平
滑した電圧を取り出す。

レベルシフト回路１３は、平滑電圧に付加電圧Ｅを加え
負電圧を正電圧にする。

これら検出電圧、変換電圧、平滑電圧およびバイアス電
圧について、第７図にそれぞれの波形を示す。

さらに、第６図において、最大値探索回路１４は、最大
値保持回路１５とその入力端１６と出力点１７にそれぞ
れ一方の端が結ばれ他端が結合され、最大値検索回路１
４の出力端１８に結ばれた抵抗器ＲＡおよびＲ８から構
成されている。

１９は比較器で、最大値検索回路１４の出力を基準レベ
ルΔＶと比較し、このレベルを越えるとき出力ＨＤＥＴ
を発生する。

２０はフリップフロップで、この出力ＯＵＴはマグネト
ロン駆動器５を制御し、さらにマグネトロン４が駆動さ
れる。

第８図は第６図における対数増幅器１０の具体的回路例
で、極性反転型高利得増幅器２１の入力側に入力抵抗器
Ｒ１、帰還回路に帰還抵抗器と帰還ダイオードの直列接
続ＲＯＤＯｌＲＩ ＤＩ ＋ Ｒ２Ｄ２ ｔ ””８
Ｒ４１Ｄｎｔ ＤＲのそれぞれが並列に接続されて構成
される。

また、これらの各直列接続通路の互いに隣り合う通路間
にそれぞれバイアス抵抗γ１．γ２・・・。

γｎ、γ８を接続し、バイアス電機ＥＢ よりの供給
電流によって各抵抗の両端にバイアス電圧な生ぜしめる
。

また、対数増幅器の入力端子に入力電圧Ｅｉ、出力端子
に出力電圧Ｅ。

がそれぞれ入出力される。

なお、増幅器２１の入力端子に入力電圧Ｅ１出力端子に
出力電圧Ｅ。

がそれぞれ入出力されるものとする。

第９図は第８図の対数増幅器の特性である入力電流Ｅ
ｉ ／’Ｒｉに対する出力電圧Ｅ。

の関係を実線で示す説明図である。

また、第１０図は慣用の対数増幅器の動作原理説明図、
第１１図は本発明の一部である対数増幅器の動作原理説
明図である。

そこで第８図の対数増幅器の動作を第９図、第１０図、
第１１図によって説明する。

第１０図において、電圧Ｅ１．Ｅ２・・・Ｅｎは内部抵
抗が零のバネ７ス電圧とする。

またＤ１〜Ｄｎがすべて理想特性、すなわち順方向抵抗
は零。

逆方向抵抗は無限大であるとすると（この仮定は各抵抗
値の選び方でほぼ満足される。

）このような抵抗器群、ダイオード群、バイアス群から
なる折線近似回路を用いると、第９図に示す通り、Ｅｏ
＜Ｅ 、の範囲では、 以下同様にして折線特性が得られる。

ただし、第１０図の回路では、入力電圧Ｅｉが正で出力
電圧Ｅ。

が負のときは、抵抗器式の通路を除く折線近似特性を示
す回路の通路はそれぞれのダイオードＤ−，ｊＤ２１・
・・＋ＤＨで遮断されて出力電圧は勾配がＲ８である点
線の特性直−で示される。

したがって、入力がセンサ検出電圧のような交流電圧で
はその負側は対数特性の増幅が行なわれるが、正側は直
線型の増幅度の大きい増幅が行なわれてしまう。

この後で確度のよい整流をするには、もう一段増幅器を
必要とする。

これに対して、第１１図の回路は第８図の回路の原理図
である。

電圧Ｅ、Ｅ、・・・、ＥＨは内部抵抗が零のバイアス電
圧であり、他の部品およびそれらの接続はすべて同様で
ある。

第１１図はまた第１０図の回路にダイオードＤ。

を抵抗器Ｒ８と直列に付加し、またダイオードＤＲを極
性反転型高利得増幅器の入出力間に挿入したものである
。

ただし、このダイオードＤ。

ｔ ＤＢは他のダイオードと同様に理想特性であるとす
ると、この回路では正の入力電圧に対してはダイオード
ＲＲが順方向抵抗で零になるため、出力電圧は零となる
。

また負の入力電圧ではダイオードＤＲは逆方向抵抗で無
限大、Ｄｏは順方向抵抗で零となるため、第１０図の回
路と同様な折線特性で正の出力電圧を得ることができる
。

第８図は第１１図のバイアス電圧Ｅ１ ＋ Ｒ２ｓ・・
・・・・、Ｅｎを抵抗Ｒｏ −Ｒ□。

Ｒ２，ＲｎＩ／ｃ比べてはるかに低い値にとった抵抗器
γ１．γ２．・・・・・・γ。

によって得ている。すなわち、バイアス電源ＥＢ より
供給される電流を流し、これによって生ずる各抵抗器両
端子間型圧を用いる。

また、比較的小さい入力電圧での急峻な整流特性すなわ
ち入力が正のとき出力零、入力が負のとき出力正になる
ようにするために、抵抗器式とダイオードＤ。

との接続点を回路の出力端子としている。

すなわち、ダイオードＤ。は入力電圧が正のときに増幅
器２１の出力に生ずる小電圧を遮断し、また入力電圧が
小さく、出力電圧が８１以内のときの帰還抵抗を抵抗Ｒ
８のみとし、第９図の特性の勾配をダイオードＤ。

の大きい順方向抵抗が含まれないＲ８とじている。

なお、出力電圧が８１以上になる負の大きな入力電圧の
場合にも、ダイオードＤ。

を通して出力されるが、この場合は比較的大きな電圧で
あるため、ダイオードＤ。

の順方向抵抗は小さな値で用いることができ、出力電圧
の誤差は小さい。

つぎに、本発明実施例の動作を説明する。

まず、加熱スタート信号５ＴＡＲＴ ＩＮによって、
フリップフロップ２０はセットされ”１″の状態になり
、この出力ＯＵＴでマグネトロン駆動器５を通じて、マ
グネトロン４を動作させる。

これによって食品の加熱が始まり、温度センサ６付近の
相対湿度ははじめ減少するが、食品からの水蒸気が発生
してくると上昇してくる。

この相対湿度の変化を湿度センサ６で検出して、その検
出信号を湿度増幅器８で交流信号のまま増幅し検出電圧
として対数増幅器１０に加える。

この対数増幅器は同一食品を加熱しても、周囲条件によ
って変化する動作範囲の大きい検出電圧を対数増幅して
、狭い動作範囲に換える。

また後段において、信号の最低点からの上昇分を決めら
れた電圧ΔＶと比較する際のその時刻での上昇値の差異
が小さくなる。

なお、この対数増幅器では前記したごとく、同時に整流
も行ない、出力として交流の正の半分の波形が変換電圧
として得られる。

そして、さらに平滑回路１２で平滑され、変換電圧の交
流分の包絡線に沿った平滑された負の電圧波形が得られ
る。

ここで用いる平滑回路１２は慣用のＦ波増幅器を用いれ
ばよい。

この平滑電圧はレベルシフト回路１３で付加電圧Ｅが加
えられレベルシフトされ、ここで正電圧のレベルシフト
電圧が得られる。

このレベルシフト電圧の変化は丁度、前記変換電圧波形
の包絡線とは極性が逆であるので、湿度信号あるいは検
出電圧の最小値は、レベルシフト電圧の最大値となる。

そこで、このレベルシフ）！圧は最大値探索回路１４に
加えられ、ここで最大値を検出する。

すなわち、最大値探索回路の入力端１６にちえられた電
圧は抵抗器ＲＡを通じて出力端１８へ、またべつに最大
値保持回路１５にも与えられ、ここでこの回路の出力端
１７へ、変化してきた電圧の最大値の極性を反転した値
を保持し、出力する。

さらに、この出力は抵抗器Ｒ８を通じて、最大値探索回
路１４の出力端１８へ寿えられる。

ここで、抵抗器ＲＡとＲｓの抵抗値を等しくとっている
ので、それぞれを通じてきた信号は加算されたものとな
る。

したがって、最大値探索回路１４０入力端１６に加わる
電圧が最大値になるまでは、出力端１８における電圧は
零レベルとなり、それ以後は正の電圧となって、湿度レ
ベルの上昇とともに増加する。

ここで、最大値保持回路１５はピーク値保持回路として
慣用の回路を用いればよい。

出力端１８の電圧はレベル比較器１９において、基準レ
ベルΔＶと比較され、相対湿度の最小値からの増加分（
値）Δｈに相当するレベルを越えるとき、レベル比較器
１９は出力を発生する。

この場合、基準レベルΔＶをΔｈ相当のレベルに採って
いるからである。

このようにして、相対湿度が最小値より設定された増加
分Δｈだけ上昇したことを検知する。

つぎに、この検知出力ＨＤＥＴはフリップ７０ツブ２０
のＲ端子に加えられているので、この検知出力によって
フリップフロップ２０は状態１０”に戻り、その出力Ｏ
ＵＴは消えるので、マグネトロン４の動作も停止し、加
熱も完了する。

このようにして、相対湿度が最小値から相対湿度幅Δｈ
だけ上昇する時刻までの時間すなわち前記時間Ｔだげ加
熱することができる。

以上の説明でわかるように、本発明によれば、従来の電
子レンジのように一食品名または調理名のほかに食品の
量を設定する操作を省くことが可能であるとともに、食
品の調理状態に顕著な変化があったことを検知し、その
時刻までの適正時間加熱を行なっているので、食品の初
期温度の違いによる加熱時間の補正をする必要がない。

またマグネトロンの出力容量の違いによる加熱時間の補
正もする必要がない。

したがって、従来の電子レンジにくらべ、操作が容易で
、かつ正確な食品加熱が可能な電子レンジが実現できる
。

さらにまた、電子レンジの出力容量によって、加熱時間
を補正する必要がないので、電子レンジの出力容量に応
じたタイマを用意する必要がなく、製造面での合理化が
可能になるなどの置所を備えるものである。

なお本発明は前記実施例にとどまらず、他の＝般調理用
オーブンにも容易に適用しうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は食品をオーブン内で加熱した場合におけるオー
ブンから出る排気の相対湿度の変化曲線図、第２図は第
１図の相対湿度の変化を検出して得た検出電圧曲線およ
びさらに検出電圧を対数変換して得た変換電圧曲線図、
第３図は湿度センサの特性曲線図、第４図は検出電圧曲
線図、第５図は検出電圧から平滑電圧に変換する対数関
数特性図、第６図は本発明の構成図ゑ具体例、第７図は
同図における主要点の電圧波形を示す図、第８図は第１
図における対数増幅器の具体例を示す図２、第９図は同
対数増幅器の入出力特性を示す図、第１０図は同対数増
幅器の部分的な動作説明をするための原理図、第１１図
は同対数増幅器の動作説明をするための原理図である。 １・・・・・・オーブン、２・・・・・・食品、４・・
・・・−７７烏手段、６・・・・・・湿度センサ、１０
・・・・・・対数増幅器、１２・・・・・・平滑回路、
１３・・・・・・レベルシフト回路、１４・・・・・量
大値探索回路、１９・・・・・・比較器、２１・・・・
・・極性反転型高利得増幅器、２２・・・・・・最小値
探索回路、ＤｃＬＤ□・・・・・・ダイオード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 食品を加熱する加熱手段と、食品から出る水蒸気に
   よって変化する相対湿度を検出する湿度センサと、この
   湿度センサからの検出電圧の対数値を得る対数増幅器と
   、この対数増幅器の出力電圧をうけて、この値が最小値
   よりあらかじめ定められた値だけ上昇したことを検知す
   る最小値探索回路および比較器と、この比較器からの信
   号をうけて加熱時間の適正値を決めて前記加熱手段を制
   御する回路とを備え、前記対数増幅器は極性反転型高利
   得増幅器と、この増幅器の入力側に接続する入力抵抗器
   と、同増幅器の帰還側に接続する折線近似回路と、同様
   帰還側に接続するダイオードと、この折線近似回路にお
   いて抵抗値最大の抵抗器と直列に接続したダイオードと
   により構成し、前記抵抗器と前記ダイオードとの接続点
   を出力端とすることを特徴とする調理用オーブン。 ２ 最小値探索回路は対数増幅器からの電圧なうけてこ
   れを負電圧に極性反転し、平滑化する平滑回路と、この
   平滑出力を正電圧に引上げるレベルシフト回路と−この
   レベルシフト回路から入力電圧をうけて、この電圧の最
   大値を保持した電圧をつくり、この電圧を上記入力電圧
   から差引いた電圧をつくる最大値探索回路とにより構成
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の調
   理用オーブン。