JPH0132414B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子レンジなどのように被調理物を
高周波誘電加熱する調理器に関し、もつと詳しく
は、被調理物を自動調理するための調理制御方法
に関する。

以下の説明では、じやがいも、だいこん、かぼ
ちやなどを総称して根菜と呼び、水や水に近似し
た液体を総称して水と呼ぶことにする。

本件発明者によれば、誘電加熱されることによ
つて、根菜および水から発生される水蒸気などの
ガスを検出する検出器の時間経過に伴う出力変化
が、加熱初期において極類似しているけれど、水
は100℃付近に加熱された後、それ以上加熱を継
続しても電力を浪費するだけで無意味であるが、
根菜は内部まで充分な加熱がなされるように、加
熱を水よりも長く継続しなければならない。した
がつて単純に検出器の出力のレベル弁別を行つ
て、マグネトロンなどの高周波発生手段を制御し
ただけでは、水と根菜とを適切に加熱調理するこ
とができない。

本発明の目的は、根菜と水とを区別して電力消
費を無駄にせず、かつ根菜を適切に内部まで加熱
調理することができる調理制御方法を提供するこ
とである。

第１図は本発明の一実施例のブロツク図であ
り、第２図はその断面図である。加熱室１には、
高周波を発生する高周波発生手段としてのマグネ
トロン２が設けられている。加熱室１内には、被
調理物３が収納される。マグネトロン２には、リ
レー４のスイツチ５を介して電力が供給される。
加熱室１内には、開口６からフアン７によつて外
部からの空気が導入される。加熱室１内の空気、
および加熱調理されることによつて被調理物３か
ら発生した水蒸気、アルコールなどのガスは、開
口９から外部に排出される。この開口９付近に
は、ガスの濃度を検出する検出器１０（本実施例
においてはガスセンサ）と温度を検出するサーミ
スタなどの検出器１１とが配置されている。

検出器１０，１１には直列に抵抗１２，１３が
それぞれ接続されており、これらの検出器１０，
１１からの出力は、アナログデジタルコンバータ
１４，１５からインタフエイス１６を介して、マ
イクロコンピユータにて構成される制御装置１７
に与えられる。制御装置１７には、中央処理回路
２２、リードオンリメモリ２３およびランダムア
クセスメモリ２４などが内蔵されている。また、
インタフエイス１６には、操作パネル１８に設け
られた加熱調理のために操作される押釦１９から
の信号が入力されるようになつている。制御回路
１７からは、インタフエイス１６を介して、リレ
ー４のリレーコイル２０に直列に接続されている
トランジスタ２１に制御信号が与えられるように
なつている。トランジスタ２１が導通することに
よつてリレーコイル２０が励磁され、これによつ
てスイツチ５が導通して、マグネトロン２に電力
が付勢される。

第３図は、マグネトロン２に電力付勢して、被
調理物３を高周波誘電加熱したときにおける検出
器１０の出力電圧の変化を示す。加熱開始時t0に
おいてトランジスタ２１を導通してリレーコイル
２０を励磁し、これによつてリレースイツチ５を
導通して、マグネトロン２に電力が付勢される。
曲線l1は、根菜、水および葉菜など下ごしらえ物
の出力電圧特性の概略を示し、曲線l2は、丼物、
おかずなどの出力電圧特性を示し、曲線l3は、酒
燗の出力電圧特性を示す。図に示すように、被調
理物から発生する水蒸気、アルコールなどのガス
濃度変化は被調理物の種類によつて異なる。なお
加熱室１内には、開口６からフアン７によつてた
えず外部の空気が導入され、開口９から排気され
続けているので、加熱室１内には、水蒸気、アル
コールなどのガスが滞留することはない。したが
つて被調理物から発生する水蒸気、アルコールな
どのガスの濃度は、検出器１０によつて時間経過
に伴い、常に正確に検出される。

第４図は、第３図の特性l1によつて表される被
調理物（下ごしらえ物）のさらに詳細な出力電圧
特性を示すグラフである。第４図の曲線l1aは、
被調理物３が水であるときの出力電圧特性を示
し、曲線l1bは被調理物３が根菜であるときの出
力電圧特性を示し、曲線l1cは、被調理物３が葉
菜であるときの出力電圧特性を示す。これらの曲
線l1a、l1b、l1cは、第３図では大略的に曲線l1で
示されている。水、根菜および葉菜の下ごしらえ
調理は第８図に示されるフローチヤートに従つて
高周波による誘電加熱調理が行われる。第８図に
示されるフローチヤートに従う動作は、制御装置
１７のプログラムによつて実行される。

電源を投入し、押釦１９が操作される（ステツ
プn1）と、加熱開始時t0からマグネトロン２に電
力が付勢され、高周波電波を発生る（ステツプ
n2）。この高周波電波によつて、被調理物３は高
周波誘電加熱され、加熱時間の経過に伴い、被調
理物３特有の変化率でガスが発生する。このガス
の濃度は、検出器１０によつて検出されるととも
に、ガスの温度は検出器１１によつて検出され
る。第４図の曲線l4は、検出器１１の出力電圧特
性であり、被調理物３が根菜である場合の特性で
ある。加熱開始時t0から予め定めた時間t1経過後
における検出器１０の出力電圧Vt1が、検出され
て制御装置１７にストアされる（ステツプn3）。
このときの検出器１１からの出力電圧Vct1もま
た制御装置１７にストアされる（ステツプn4）。
さらに予め定めた時間t2経過後における検出器１
０，１１の各出力電圧Vt2、Vct2もまた制御装置
１７にストアされる（ステツプn5、n6）。ステツ
プn7では、経過時間t1、t2における検出器１１か
らの出力電圧Vct1、Vct2の差を算出する。この
差（Vct2−Vct1）が温度に換算して、５℃を超
える場合には、軽い重量区分のステツプn8に移
り、５℃以下であつて３℃以上の場合には普通の
重量区分のステツプn9に移り、３℃未満である
場合には重い重量区分のステツプn10に移る。ス
テツプn8、n9、n10では、後述の追加熱時間を決
定するための追加熱定数Ｎを設定する。該追加熱
定数Ｎは実験によつて予め定められた定数であ
り、ステツプn7で算出された温度差に基づいて
判別される重量区分毎に0.1、0.2、0.3と定められ
ている。すなわち、軽い重量区分のステツプn8
では定数Ｎが0.1、普通の重量区分であるステツ
プn9では定数Ｎが0.2、重い重量区分のステツプ
n10では、定数が0.3にそれぞれ定められている。
尚、定数Ｎは検出器１０等の検出機能が故障した
場合に加熱を安全停止させるための重量区分毎の
許容最長追加熱時間（最適追加熱時間よりもかな
り長い時間）が決定されるように定められてい
る。またステツプn11では、経過時間t1、t2にお
ける検出器１０の出力電圧Vt1とVt2との比（変
化率）Vt2／Vt1を算出する。ステツプn12では、
算出された検出器１０の出力電圧の変化率Vt2／
Vt1に基づいて被調理物の種類判別を行い、
Vt2／Vt1が0.95以上であつて1.0以下である場合
には下ごしらえ物ルートであるステツプn13に移
り、0.9未満である場合には酒燗ルートであるス
テツプn14に移り、0.9以上であつて0.95未満であ
る場合には丼物、おかずルートであるステツプ
n15に移る。各ステツプn13、n14、n15では、被
調理物の種類毎に実験により予め定められた仕上
り検知レベルVHS、VSS、VDSをそれぞれ設定
する。なお、前述の追加熱定数Ｎおよび検知レベ
ルVHS、VSS、VDSは、リードオンリメモリ２
３にストアされていて制御プログラムに基づいて
読み出される。

被調理物３が根菜、水および葉菜などの下ごし
らえ物である場合には、ステツプn12からステツ
プn13に移り、検知レベルVHSが設定される。根
菜および葉菜の下ごしらえは、加熱調理時に水密
性のシートにラツプされており、葉菜および根菜
が加熱されて水蒸気などのガスが発生し、ガス圧
によつてシート内から加熱室１内にガスが漏れた
とき、検出器１０の出力電圧が低下し始める。経
過時間tpk、tpwにおいて検出器１０の出力電圧
は、検知レベルVHSに達する。

ステツプn18では、加熱開始時t0から検出器１
０の出力電圧が検知レベルVHS、VSS、VDSに
達するまでの時間ｔ（第４図におけるTw、Tp）
を求める。そしてステツプn19において追加熱時
間ｔ×Ｎを演算する。ステツプn20では、下ごし
らえ物の根菜（水を含む）かどうかを判別する。

下ごしらえ物であるかどうかはステツプn12の
判別結果を流用し、根菜かどうかの判別は、検知
レベルVHSよりも高いところの予め定めた電圧
Vp1、Vp2を用い、検出器１０の出力電圧がVp1
からVp2に達するのに要する時間Δtk、Δtyを判
別用基準時間（実験によつて定められ、リードオ
ンリメモリ２３にストアされている）と比較して
行う。本件発明者の実験によれば、根菜と葉菜と
は重量に対する表面積比などの違いにより、常に
Δtk＞Δtyであることが解つた。

制御回路１７は、後述のステツプn20において
上記時間Δtk、Δtyを上記判別用基準時間と比較
して基準時間より長ければ根菜で、短ければ葉菜
であると判別する。

ステツプn20において、下ごしらえ物の根菜で
なければステツプn26に移つて加熱を終了し、根
菜（水を含む）であればステツプn21に移つて追
加熱を行う。ステツプn21では、検出器１０の出
力電圧が検知レベルVHSに達した後もマグネト
ロン２を引続き電力付勢して追加熱を行う。被調
理物３が水である場合には、その水が90℃〜95℃
付近まで加熱され、検出器１０の出力電圧が検知
レベルVHSに達すると略沸騰する。一旦沸騰し
た水は、全体がほぼ均一な温度となつており、さ
らに引続いて高周波誘電加熱を行つても沸点以上
に上昇することはなく、それ以上のマグネトロン
２の電力付勢は無駄である。したがつて被調理物
３が水である場合には、検出器１０の出力がほぼ
一定な安定状態に達した後、ただちにマグネトロ
ン２を消勢する必要がある。これに対して被調理
物３が根菜である場合には、検出器１０の出力電
圧が検知レベルVHSからさらに低下しても、引
続き高周波誘電加熱を継続しなければならず、さ
もなければ根菜の内部まで充分に加熱することが
できない。

本発明の調理制御方法に従えば、検出器１０の
出力電圧が検知レベルVHSに達した後における
追加熱時間中において、検出器１０の出力電圧が
ほぼ一定になつたとき、マグネトロン２を消勢
し、これによつて被調理物３が水であるときにお
ける電力の浪費を防ぐ。被調理物３が根菜である
場合には、追加熱時間内で検出器１０の出力電圧
変化が予め定めた値未満になるまでマグネトロン
２への電力付勢を続けて、根菜を内部まで適切に
加熱調理する。つまり根菜の場合、検出器１０の
出力電圧が検知レベルVHS以下になつた後にお
いても、内部まで充分加熱されるまでは検出器１
０の出力電圧が低下し続けるからである。

ステツプn21、n21aでは、検出器１０からの出
力電圧が検知レベルVHSに達した後の追加熱時
間中に、予め定めたサンプリング時間Δt毎の検
出器１０の出力電圧積算値を検出し、ステツプ
n22ではサンプリング時間Δtを測定する。

ステツプn23ではサンプリング時間Δt毎の平均
出力電圧（被調理物３が根菜である場合はV_PK1、
V_PK2、…、V_PKo、水である場合はV_PW1、V_PW2、
…、V_PWn）を算出する。

ステツプn24ではサンプリング時間Δt毎に出力
電圧の差（V_PKo-1−V_PKo）、（V_PWn-1−V_PWn）を
算出する。

この差が予め定めた値以上であるとき（出力電
圧の変化があるとき）には、ステツプn25で追加
熱時間（ｔ）×（Ｎ）内であるかどうかが判断さ
れ、上記の差が予め定めた値以下になるまで（検
出機能が故障して出力電圧が変化し続ける場合に
は追加熱時間が経過するまで）追加熱が続行され
る。

従つて、被調理物３が根菜である場合には追加
熱が実行され、水である場合には出力電圧の変化
がないのでステツプn24からステツプn26に移り
加熱調理を完了する。

ところで、追加熱におけるマグネトロン２は第
５図で示されるようにデユーテイ制御される場合
が多い。時間W1はマグネトロン２が電力付勢さ
れる時間であり、時間W2はマグネトロン２が消
勢されている時間である。このマグネトロン２が
デユーテイ制御される周期（W1＋W2）は、たと
えば32秒であり、電力付勢される時間W1は、そ
の周期のたとえば30〜50％である。したがつて被
調理物３が根菜である場合でも、デユーテイ制御
の追加熱が行われると、第６図ようにマグネトロ
ン２が電力付勢されるデユーテイの周期に応じて
検出器１０の出力電圧が変動する。そのためサン
プリング時間Δt毎に単純に検出器１０の出力電
圧を測定したのでは、たとえば時刻tpk1では
Vpk1の値が得られ、時刻tpk2（＝tpk＋Δt）では
電圧Vpk2が得られ、Vpk1≦Vpk2となつて被調
理物３が水であると間違つた判断をされることに
なる。

このような問題はまた被調理物３が第２図に明
らかなようにターンテーブル２５上に載置され、
そのターンテーブル２５が駆動手段２６によつて
常時回転駆動される場合においても問題となる。
たとえば第７図のようにターンテーブル２５の回
転周期に応じて、検出器１０の出力電圧が変動す
る。第７図のデータは、マグネトロン２が常に電
力付勢されている。ターンテーブル２５は、たと
えば１分間に７回転する。第７図から理解される
ように、追加熱を開始する時刻tpk以降のサンプ
リング時間Δt経過後の時刻tpk1、tpk2における
検出器１０の出力電圧Vpk1、Vpk2は等しい場合
が生じることがある。したがつて、被調理物３が
水であるか根菜であるかを識別することが不可能
となる。当然ながら、マグネトロン２が追加熱中
にデユーテイ制御され、ターンテーブル２５が回
転し続けている場合にも検出器１０の出力が不規
則に変動し、識別が不可能である。

その対策として、検出器１０の出力電圧をサン
プリング時間Δtよりも短い時間δたとえばδ＝
５秒毎にステツプn21において読み込み、ステツ
プn21aにおいてその検出器１０の出力電圧をサ
ンプリング時間Δtの間だけ加算してゆく。サン
プリング時間Δtがステツプn22において経過した
ことが検出されると、ステツプn23においてサン
プリング時間における検出器１０の出力電圧の平
均値を算出する。この平均値は第１式で示され
る。

ここでｒはサンプリング時間Δtにおける検出
器１０の出力電圧を時間δ毎に読み込んで加算し
た回数、Vpjは検出器１０の時間δ毎の出力電圧
値である。

また、第８図に示されるステツプn24に代え
て、サンプリングΔt毎の検出器１０の出力電圧
の比Vpkn_-1／Vpkn、Vpwm_-1／Vpwmを算出
してもよい。この場合には、その比の値が
Vpkn_-1／Vpkn、Vpwm_-1／Vpwmが1.002以上
であるときには、根菜であると判断してステツプ
n25に移り、またその値が1.002未満であるとき
は、被調理物３が水であると判断してステツプ
n26に移る。

以上のように本発明によれば、被調理物が追加
熱を必要とする根菜であるかどうかが判断され、
根菜に種類判別された水の場合には、追加熱開始
後直ちに高周波発生手段を消勢して電力浪費が防
がれ、また根菜である場合には、適切に内部まで
充分に加熱調理される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロツク図、第２
図はその実施例の断面図、第３図は各種の被調理
物３に対応した検出器１０の出力電圧の変化を示
すグラフ、第４図は被調理物が水、根菜および葉
菜である場合における検出器１０，１１の出力電
圧平均値の時間経過を示すグラフ、第５図はマグ
ネトロン２が追加熱時間中にデユーテイ制御され
る状態を示す図、第６図はマグネトロン２が追加
熱時間中にデユーテイ制御される場合において被
調理物３が根菜である場合の検出器１０からの出
力電圧の時間経過を示すグラフ、第７図はマグネ
トロン２がデユーテイ制御されることなくターン
テーブル２５が回転駆動されている場合において
被調理物３が根菜である場合における検出器１０
からの出力電圧の波形を示すグラフ、第８図は制
御装置１７の動作を説明するフローチヤートであ
る。 １……加熱室、２……マグネトロン、３……被
調理物、４……リレー、１０，１１……検出器、
１６……インタフエイス、１７……制御装置、１
８……操作パネル、１９……押釦、２５……ター
ンテーブル、２６……駆動手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マイクロ波加熱により被調理物から発生する
   ガスの濃度をガス濃度検出器によつて検出し、 加熱開始から第１の所定時間t1および第２の所
   定時間t2を経過たときのガス濃度検出器の出力電
   圧Vt1およびVt2を求め、 出力電圧Vt1に対する出力電圧Vt2の変化率
   Vt2／Vt1により、被調理物の種類を判別して該
   種類の仕上り状態検知レベルを設定し、 ガス濃度検出器の出力電圧が、設定した仕上り
   状態検知レベルに達するまで第１の加熱を実行す
   るとともに被調理物の種類によつては第１の加熱
   に引き続き追加熱を実行する調理制御方法におい
   て、 被調理物が下ごしらえ物にあつては、仕上り状
   態検知レベルVHSに達する直前の出力電圧が所
   定の電圧幅変化するのに要する所要時間を求め、 該所要時間を判別用基準時間と比較して根菜か
   どうかを判別し、根菜でなければ第１の加熱終了
   と同時にマイクロ波加熱を停止させ、 根菜であれば第１の加熱に引き続き追加熱を実
   行し、所定時間当りの出力電圧変化幅もしくは変
   化率が所定値未満となつた場合にマイクロ波加熱
   を停止させるようにしたことを特徴とする調理制
   御方法。