JPH0268885A - 高周波加熱装置 - 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 本発明は重量センサを備え、加熱の終了を自動的に制御
するよう構成した電子レンジ等の高周波加熱装置に係わ
る。

従来の技術 センサを備えて加熱時間を自動的に制御する高周波加熱
装置は、すでに広く実用化されている。

そしてさまざまな加熱を自動化するため、例えば電子レ
ンジにおいては、湿度センサやガスセンサと重量センサ
とを組み合わせたものが、最も多く商品化されている。

このように複合型のセンサを備えた高周波加熱装置が広
く実用に供されている理由は、各々のセンサの自動化の
ための得意な分野が異なり、組み合わせることで幅広い
範囲をカバーできるようになったためである。

まず最初に実用化された湿度センサやガスセンサは、食
品からさまざまなガスや蒸気が出るのを検知して、食品
の仕上がりを制御することができた。このため、被加熱
物の分量が同一であっても、被加熱物の種類によって加
熱時間が大きく異なる種々の食品の自動化が実現できた
。

ところがこのような湿度センサやガスセンサは、氷点以
下の被加熱物を解凍する場合、例えば冷凍食品の解凍の
ような場合、食品からのガスや蒸気の発生はごく微量で
あり、とてもこれらを検知するだけの感度を有してはい
なかった。

一方、氷の誘電率は一定であり、肉であれ野菜であれ、
冷凍された状態での加熱時間は、食品の種類によらずそ
の食品の分量だけで決まる。このため重量センサを用い
て食品の分量を検出し、これをもとに解凍時間を算出す
るものが広（実用化された。

このように被加熱物を高い温度に加熱するのが得意な湿
度センサやガスセンサと、解凍に強い重量センサとは、
互いの長所を生かしながら、短所をカバーし合い、″相
性゛′のいい組み合わせとして、電子レンジをはじめと
する高周波加熱装置に広く用いられてきたのである。

発明が解決しようとする課題 ところが、このような従来の構成の自動化された高周波
加熱装置は、二つののセンサを備えなければならないた
め、当然のことながら制御システムが高価であった。構
成が複雑なだけに信頼性の面でも不利であり、もちろん
故障の確率もそれだけ高くなる。制御部としてマイコン
を用いる場合にも、二つのセンサをサポートするプログ
ラムを用意しなければならず、たくさんのＲＯＭ容量を
必要とした。

本発明はかかる背景に鑑み、単一のセンサだけで解凍も
加熱も自動化しようとするものである。

課題を解決するための手段 本発明は、上記課題を解決するために、被加熱物を加熱
する加熱室と、この加熱室に結合された加熱手段と、こ
の加熱手段への給電を制御する制御部と、被加熱物を載
置する蔵置台と、この載置台上の被加熱物の重量を検出
する重量検出手段と、前記制御部に被加熱物が氷点以下
でありこれを解凍するよう↑日令する解凍キーと、被加
熱物を加熱してある温度まで上昇させるよう指令する加
熱キーとより構成される。

作　　　用 本発明の高周波加熱装置は、制御部が解凍キーの打鍵を
検出すれば、重量検出手段を介して加熱手段への給電を
開始する前後の被加熱物の重量を検出し、それをもとに
加熱時間を算出し、加熱キーの打鍵が検出されれば、加
熱手段への給電を行いながら重量検出手段を介して被加
熱物の重量の測定を繰り返し、加熱中の重量変化を検出
して加熱手段への給電を制御するよう構成される。

かかる構成、作用により、単一の重量センサだけで解凍
も加熱も自動化できる。

実施例 以下、本発明に係わる加熱装置を図面を参照して説明す
る。

第２図は本発明に係わる電子レンジの如き高周波加熱装
置の本体斜視図である。

本体１の前面には開閉自在に扉体２が設けられ操作パネ
ル３が配されている。操作パネル３上には、キーボード
４が配置されている。このキーボード上には、冷凍され
た被加熱物を自動的に解凍するよう指令する解凍キー５
と、冷凍、冷蔵もしくは室温で保存された被加熱物をあ
る温度まで自動的に加熱するよう指令する加熱キー６と
が含まれている。さらに加熱キーとしては、加熱法の被
加熱物を温め直す再加熱キー、調理済の冷凍食品を加熱
する解凍調理キー、生の材料を加熱する調理キーなどが
含まれる。

第３図は本発明に係わる加熱装置のシステム構成を示す
ブロック図の一実施例である。

操作パネル３上のキーボード４から入力された種々の加
熱指令は、制御部７によって解読され、所定の表示が行
われる。

加熱室８には！１１台９上に被加熱物１０が載置され、
加熱手段１またるマグネトロンによって加熱される。マ
グネトロン１１はドライバ１２を介して、制御部７によ
り給電を制御される。

載置台９は、被加熱物１０の加熱ムラの改善を図るため
、駆動源１３により加熱時に回転駆動される。そしてス
ラスト方向に自在に動く駆動源１３の駆動軸の先端には
、重量検出手段１４が機械的に係合されている。

このような重量検出手段としては、ひずみゲージや静電
容量型の圧力センサ・変移センサなどが利用できる。１
５は検出回路である。

第４図はかかるシステムの具体的な回路構成の一実施例
を示す、制御部７はマイコンにより実現され、重量セン
サ１４としては静電容量型の圧力センサが用いられてい
る。検出回路１５としては発振回路が利用され、オペア
ンプののこぎり波発生回路と波形整形回路の組み合わせ
で形成されている。

かかる発振回路１５の出力パルスは、マイコン７の内蔵
カウンタの入力端子ＴＣに接続される。

重量の測定は、ＴＣ端子に接続される内蔵カウンタによ
り実行され、発振回路１５の出力パルス数が計数される
ことで、センサに加わる圧力、すなわち重量が検出でき
る。

１６は電圧変換および波形整形をするレベルシフト回路
であり、必要に応じて適宜付加すればよい。

例えば、オペアンプはＴＬＯ８２、マイコンはＭＢ８８
５１５で実現できるが、これに相当する機能を有するも
のであれば利用できるのは言うまでもない。

次に本発明の要点である制御部の動作を説明する。

第５図は制御部７たるマイコンの制御プログラムを示す
フローチャートである。

まず入力されたキーが解読される。その結果、解凍キー
が打鍵されたことを検出すれば（ａ）、加熱に先立って
被加熱物の総重量Ｗ０を検出する（ハ）。

解凍に際しては、被加熱物から生じるドリップを載置台
上に滴下させ、被加熱物の煮えを防ぐため、通常プラス
チック製の所定のネットが用いられる。

そこで検出された総重量Ｗ０から、ネットの重量ＷＨを
差し引けば、被加熱物の正味重量ＷＦが得られる（Ｃ）
。

ｗ、＝ｗ、−ｗＮ　　−・・・−・・・−（１）これを
もとに解凍時間Ｔゆを算出する（ｄ）、解凍時間Ｔ、は
被加熱物の正味重量ＷＦの関数であるが、例えば次式の
如く算出される。

Ｔｏ−Ｔ、＋Ｔ２　＋Ｔ３　＋Ｔ４　　・・・−・−（
２）ここでＴ＋　は加熱の冒頭に実行される高出力での
短時間加熱ステージを、Ｔ、は続（休止ステージを、Ｔ
、は中出力での解凍ステージを、Ｔ４は弱出力での仕上
げステージをそれぞれ表しており、各Ｔ７時間は例えば
次式の一次式で表される。

Ｔ、１＝ＡｎＷＦ　＋Ｂ、　　・　　・（３）ただしＡ
、、Ｂ、：定数（ｎ−１〜４）解凍はこのように出力を
徐々に低下させながら、重量に依存する関数として時間
が決定される６時間が決定されれば、加熱手段への給電
が開始され（ｅ）、各ステージの加熱時間Ｔ７とそのと
きの高周波出力が制御され（ｆ）、全加熱時間Ｔ、が経
過すれば、加熱は自動的に終了される（匂。

第１図がかかる動作を示すタイムチャートであり、（Ａ
）Ｉｍが以上の解凍の際の加熱手段への給電の様子を示
している。

さて再び第５図にもどって、加熱キーの動作を説明する
。

さて加熱キーの打鍵を検出すれば、加熱の進行に伴う被
加熱物の重量減少を検出して加熱手段への給電を制御す
る。ところが単に加熱開始時点からの重量変化を検出す
ると、回路やセンサ素子の温度特性により重量検出手段
の出力値が変動をきたし、しかもその量が一般に無視で
きない程度に大きいので、正確な被加熱物の重量変化を
検出するためには、このような温度特性に影響されない
ような工夫が必要である。また重量センサは機構系を介
してデータを採取するこ”とになるので、本体が外部か
らの振動、例えば扉体の開閉の影響などでノイズを受け
ることも多い。

そこで本発明では、加熱キーの打鍵を検出すれば山）、
まず加熱を開始しくｉ）、次いで被加熱物の初期型！ｔ
ｗｉを検知する（ｊ）、続いである所定時間を計数する
ことで、ある時間間隔を置きながら（ロ）、被加熱物の
重ｆｆ１Ｗ１の検出が続けられる（１）、そして直前の
測定値との差ＤＷが次式により求められる（口）。

ＤＷ＝Ｗｆｉ　−Ｗ、、　　、−−−−−−〜−−−−
・（４）当初、被加熱物の重量はほとんど変化しない。

このためＤＷ値として、回路や素子の温度特性による出
力の変動のみが検出されることになる。

そして加熱が進行し、やがて被加熱物から蒸気などが発
生し始めると、被加熱物の重量は軽くなり、この重量の
変化を見出すことで、加熱の完了時点を制御することが
できる。

このような差分ＤＷは、ある所定の時間をあけながら測
定した重量に基づいているので、重量変化の時間変化率
、つまり時間微分値と考えることができる。従ってかか
る差分ＤＷが、ある値Ｃ３より大きく、かつある値Ｃ２
より小さいかどうかを判定する（ｎ）ことにより、得ら
れた重量の差分値が正常な被加熱物の重Ｎ減少であるか
どうかを判断できる。

Ｃ，＜ＤＷ＜Ｃｚ　−−一−・−（５）ただし　ＣＩ、
Ｃｚ　　：定数 すなわち、差分値ＤＷがある値Ｃ２より大きければ、そ
れは回路やセンサの温度特性だけではなく、被加熱物の
重量減少を含んでいることを示している。またある値Ｃ
ｔより小さければ、振動などの影響で外部からノイズが
入ったのではなく、正常な被加熱物の重１を減少である
ことが判る。よってかかる差分値は加算される（Ｏ）、
この処理により重量変化の時間微分値たる差分型ＩＤＷ
は、再び積分され、重量変化量ΔＷを示すことができる
。

ΔＷ＝ΣＤＷ　　・−・・−・−・（６）そして差分値
がある値Ｃ８より小さければ、それは回路およびセンサ
の温度特性などによる出力変動であるとみなされ、かか
る値は積分処理されずに捨てられてしまう、同様に差分
値がある値Ｃ２より大きければ、それはノイズであると
してやはりデータとしては処理されずに捨てられてしま
う。

以上の手順により、差分積分重量ΔＷは被加熱物の重量
変化のみを正確に検出することができ、これをあるしき
い値Ｗ□と比較すれば（ｐ）、重量変化が所定の値に達
したかどうかが判別できる。このしきい値Ｗ、１４を超
えれば、被加熱物の加熱は所定のところまで進行したこ
とになり、加熱手段への給電は変更もしくは終了される
（９）、よって加熱が自動的に終了される。

第１図の（Ｂ）　籾はかかる加熱キーの動作を示すタイ
ムチャートであり、あるしきい値Ｗｉ、ｌに達するまで
の時間Ｔ、が計数され、ここで低出力に切り換えられ、
ある定数Ｋを乗じた時間ＫＴ、だけ残り時間として加熱
が継続される例を示している。

これは湿度センサやガスセンサなどで、従来から汎用さ
れている技術である。

さて再び第５図にもどると、指令キーが解凍キーでも加
熱キーでもないときには、そのキーの解読が進められ、
そのキーにふされしい制御が行われることになる（ｒ）
。

発明の効果 以上のように本発明の高周波加熱装置は、単一の重量検
出手段のみで解凍も加熱も自動化できる。

このため制御システムの構成がシンプルであり、信頼性
が向上し、もちろん故障の確率もそれだけ低くなった。

また制御部にマイコンを用いる場合、初２１１１重量の
測定と重量変化の検出に当たり、重量センサの制御の基
本的な部分は兼用でき、マイコンのＲＯＭ容量を従来の
複合センサ方式と比較して、軽減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御法の一実施例を示すタイムチャー
ト 第２図は本発明に係 わる電子レンジの如き高周波加熱装置の本体斜視図、第
３図は同システム構成を示すブロック図会！、第４図は
本発明の一具体例を示す回路図、第５図は本発明の一実
施例を示す制御プログラムの構造を示すフローチャート
である。 ７・・−・制御部、８−・加熱室、９・−川−・・ｉ！
置台１０・・−・被加熱物、１１・−・加熱手段、１４
・−・−・ｉ量検出手段。 代理人の氏名弁理士　粟　野　重　孝ほか１名第１図 第２図 ？１４図 上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被加熱物を加熱する加熱室と、この加熱室に結合された
   加熱手段と、この加熱手段への給電を制御する制御部と
   、被加熱物を載置する載置台と、この載置台上の被加熱
   物の重量を検出する重量検出手段と、前記制御部に被加
   熱物が氷点以下でありこれを解凍するよう指令する解凍
   キーと、被加熱物を加熱してある温度まで上昇させるよ
   う指令する加熱キーとより成り、前記制御部は前記解凍
   キーの打鍵が検出されれば、前記重量検出手段を介して
   前記加熱手段への給電を開始する前後の被加熱物の重量
   を検出し、それをもとに加熱時間を算出し、前記加熱キ
   ーの打鍵が検出されれば、前記加熱手段への給電を行い
   ながら前記重量検出手段を介して被加熱物の重量の測定
   を繰り返し、加熱中の重量変化を検出して前記加熱手段
   への給電を制御するよう構成した高周波加熱装置。