JPH03216990A - 自動加熱装置 - 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、センサを備えて自動調理を行える自動電子レ
ンジ等の自動加熱装置において、被加熱物を最適加熱す
る制御システムに関するものである。

従来の技術 特開昭６２−２７１　３ｓ３ｇ公報に記載の自動加熱装
置は、加熱ムラの発生しゃすい調理済食品や野菜の下ご
しらえなどと、一般的なあたため直し食品の自動加熱を
一つのキーで集約し、使い勝手に優れた自動加熱を実現
するものである。

第８図は、この従来例を示すタイムチャートである。こ
の自動加熱装置は、食品から発生する蒸気あるいはガス
を検出するセンサと、センサの信号がある検知しきい値
に達するまでの時間Ｔ，を計数するカウンタと、センサ
の検出値の時間的変化量を計測するモニタ手段と、加熱
手段を制御する制御手段とを備えている。同図において
センサの検出値がΔｈだけ変化した時点Ｈ，を蒸気発生
点とし、センサの信号がａだけ変化した時点Ｈ２を蒸気
検出点として加熱開始時点からＨ２までに所要した時間
をＴ，を検知時間とする。Ｈ，時間までは最高加熱出力
Ｐ　として、Ｈ，時点で加熱１ 出力を低出力Ｐ２　に断続出力で切シ換える。そしてモ
ニタ手段によってＨ，−Ｈ２時間の立ち上がシ時間ｔを
計数し、この立ち上がシ時間ｔと検知時間Ｔ　の勾配ｔ
／Ｔ１に応じた調理変数ｋを算出す１ る。Ｈ２時点以降はｋＴ，の乗算演算Ｋよフて求められ
た時間低出力Ｐ３で追加加熱を実行する。

これにより、追加加熱を必要とする食品に関してはｋ値
が自動的に大きくなるという具合に、様々な食品や分量
の違いなどに関係なく最適なＫ値が設定され自動調理を
ワンキーに集約することが可能となる。また、低出力に
して前述した勾配ｔ／Ｔ，を求めていくため、この勾配
値のダイナミックレンジが大きくなりモニタ手段の判定
誤シの確率を低減させている。

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自動加熱システムでは、加熱
過程におけるかなシ早い段階で出力を低く下げざるを得
ない。またより精度良く追加加熱に関する調理定数ｋを
求めようとすればするほどＰ２　出力を低く設定するか
ａ値を大きく設定するかして、時間ｔを大きくし勾配値
ｔ／Ｔ１がより大きな範囲で存在するようにする必要が
ある。このような理由から必然的に調理時間が延びてく
ることは避けられなかった。

また、本発明のセンサとして第８図に示すように各時点
での発生蒸気量をアナログ的にとらえる能力が必須であ
ク、そこで始めて勾配値（蒸気変化速度）をとらえるこ
とが可能となる。しかし、比較的デジタル的に、即ち蒸
気のセンサへの到来の有無程度の判別能力しかもたない
センサに関しては非常にその制御方式が複雑で微妙なも
のとならざるをえなかった。

例えば、特願平１−９９４０９号に述べられた焦電素子
を用いた雰囲気センナは、食品から発生する蒸気あるい
はガスのもつ熱を受け焦電効果により交流電圧を発生す
るもので、蒸気の到来の有無をデジタル的に判断する程
度の能力を備えているに過ぎず、微妙な蒸気量の変化を
とらえる能力はない。例えばこの焦電素子を従来の制御
システムに当てはめた場合のタイミングチャートを＃ｃ
９図に示す。このように加熱のＯＮ／ＯＦＦに同期した
信号が発生，消失を繰シ返し蒸気量などの差異をとらえ
ることは極めて困難であることがわかる。

そこで、本発明は食品から発生する蒸気あるいはガスの
量を検出可能なセンサを備えた自動加熱装置において、
ワンキーで様々な食品や分量に対応した最適の追加加熱
を実現し、かつ調理時間の短縮化を図ることを第１の目
的としている。

また第２の目的は食品から発生する蒸気量をアナログ的
にとらえることができない、即ち蒸気の到来の有無をデ
ジタル的にとらえるような、簡易的なセンサにおいても
同様のワンキー集約機能を実現するものである。

課題を解決するための手段 そこで、前記第１の目的を達成するために本発明の自動
加熱装置は、被加熱物から発生する蒸気，ガスの量ある
いはそれらのもつ熱の量をアナログ的に検出するセンサ
と、センサの信号を検出し加熱手段の電力の供給を制御
する制御手段とを備えるものである。

また、第２の目的を達成するために本発明の自動加熱装
置は、被加熱物から発生する蒸気，ガスあるいはそれら
のもつ熱の到来をデジタル的に検出するセンサと、被加
熱物を加熱しその電力を連続出力として可変可能な加熱
手段と、センサの信号を検出し加熱手段への電力の供給
を制御する制御手段を備えるものである。

作　　用 本発明の自動加熱装置は、第１の検知しきい値にセンサ
の信号が達した後、加熱手段の出力を低出力に切替え所
定のセンサ信号マスク時間の後、第２の検知しきい値を
設定しセンサ信号がそれに達するまで低出力での加熱を
継続するものであり、第１の検知までは低出力を用いず
高出力で一気に加熱する。追加加熱が不必要な食品即ち
内部まで充分温まっている食品に関しては出力低下後も
蒸気が出続け即座に第２の検知しきい値に達し調理が終
了するため調理時間は短縮される。一方追加加熱が必要
な食品即ち部分的にしか温まっていない食品に関しては
出力の低下することによって信号レベルが著しく低下し
、再度信号レベルが第２の検知しきい値に達するまで所
定の追加加熱がかがシ最適加熱状態で調理を終了する。

また、加熱手段を連続低出力とすることによって、断続
の低出力時の加熱のＯＮ／ＯＦＦに同期したような信号
の発生，消失の繰り返しはなく、信号レベルを平均的に
第２の検知しきい値以下に低下させることが可能で、デ
ジタル的にしか蒸気、あるいはガスの発生を検知するこ
とができない能力の劣る簡易的なセンサによっても、同
様の集約機能を実現することが可能である。

実施例 以下、本発明の一実施例を示す自動加熱装置を図面を参
照して説明する。

第４図に示すように、本発明に係る自動加熱装置は、加
熱室を内蔵する本体１と、加熱室開口を開閉自在とする
扉体２と、種々の指令を入力する操作パネル３と、この
上に配された調理キー４とよりなる。

第６図は係る自動加熱装置の一実施例を示すブロック図
である。操作パネル３上の調理キーから入力された指令
は、制御部６によって解読される。

そして制御部６は、加熱室６内された被加熱物７の加熱
を開始する。加熱はドライバ８を介して加熱手段９たる
マグネトロンに給電されることにより実行される。

センサ１ｏは湿度センサ、ガスセンサ、あるいは蒸気や
ガスのもつ熱を感知する焦電素子などにより実現され、
ファン１１が排出する蒸気やガスあるいはそれらのもつ
熱に反応して、調理が進行した時点を検出する。１２は
排気ガイド、１３はセンサ１ｏの信号の検知回路である
。

載置皿１４はモーター１５により回転駆動され、被加熱
物７の加熱ムラの改善が図られる。

次に、制御部６がどのようにして蒸気が発生したと判断
するか、即ち検知シーケンスについて説明する。第１図
は、制御部５内部の構成を示すブロック図である。

データ測定手段３４はセンサからのアナログ入力信号を
測定する。例えばＡ／Ｄ変換器などで構成され曳所定時
間間隔で測定を繰シ返す。例えば数ｍ冠オーダーでよい
。

ノイズレベル検知手段３６はデータ測定手段３４の信号
を受け、所定時限内の平均値や極大値などの代表値すな
わち蒸気（湿度）が発生していない静的状態の信号レベ
ルである無信号レベル（ノイズレベル）を測定する。こ
の所定時限は数秒から数十秒程度で調理開始時点から数
秒後に測定を開始するタイミングが適当である。即ち仕
様上の最小調理物を加熱したときの蒸気が発生時点よシ
早い段階で実施すべきことは自明である。

第１の検知しきい値演算手段３６および第２の検知しき
い値演算手段３７は、ノイズレベル検知手段３６の検出
したノイズレベルから所定の演算法則のもとに第１の検
知しきい値および第２の検知しきい値を決定する。ここ
で検知しきい値はノイズレベルに対して充分余裕のある
高い値に設定しなければならないことは自明である。例
えば、具体的演算法則の一例として ＤＩ＝ａＤｍ＋ｂ　　（ａ，ｂは定数）・・・・・・・
・・（１）としても良いし、さらにＤｍの高次の式で展
開しても差し支えない。このような演算で求めた検知し
きい値は検知しきい値保持手段３８に転送され保持され
る。

検知判定手段３９はその保持されている第１の検知しき
い値とデータ測定手段３４の測定する瞬時データを逐次
比較し、所定の判定法則にしたがってその信号が明らか
に検知しきい値を越えたことを認識すると、電力制御手
段２９に出力低下指令を送る。ここでの所定の判定法則
の一側として、瞬時データがｎ回検知しきい値を越える
こととし，そのｎ回をノイズ誤検知ではなく明らかに湿
度検知であるにふさわしい回数としている。

さらに検知判定手段３９は検知しきい値保持手段３８に
しきい値切替え指令を送り、次に第２の検知しきい値を
選択し、所定の待ち時間の後再度湿度の検知を実行する
。これは第１の検知の時と同様の判定法則で湿度の検知
を行い、検知すると今度は電力制御手段３８に出力停止
信号を送信する。

さて、以上に示したような構成の本加熱制御法を具体的
に調理に応用した時のセンサの信号および出力波形を第
２図に示す。

（．）は被加熱物として一般の温め直しの食品および調
理済冷凍食品の中でも取り分け冷凍ごはん．冷凍シュウ
マイ等比較的電波加熱における加熱ムラが生じにくい食
品に関しての調理過程におけるセンサの出力（蒸気量，
湿度）および加熱パターンのタイミングチャートである
。０３）は調理済冷凍食品のなかでもとシわけ冷凍肉団
子，冷凍カレー等の比較的電波加熱における加熟ムラの
生じやすい食品に関しての同タイミングチャートである
。

さて（．）について説明する。加熱が開始されるとまず
マイクロ波出力はフルパワーＰ，で加熱を行う。そして
、Ｈ，時点で第１の検知しきい値α，に達すると出力を
低出力Ｐ２　に減じる。ここで示す食品は、実はこの時
点で殆ど内部まで充分に加熱されている。従って外部に
露出しているいたるところから蒸気が発散しているため
出力をＰ２に減じてもそのまま蒸気は出続けることが確
認されている。もちろんそのＰ２出力に関しては限定さ
れた値となることは自明である。

そのあと所定の待ち時間の後再度検知しきい値を第２の
検知しきい値ａ２に再設定して蒸気の検知を行うとＨ２
時点で即座に検知しきい値α２に達するため、そこで加
熱を停止すると極めて良好な加熱状態となる。ここでの
待ち時間についてはＰ２　出力時に発散した蒸気が一通
り本体外に抜けるまでの時間であり概ね３〜４秒程度で
ある。もちろんファン１１の排出能力が著しく低い場合
はその限シではない。

ここで、出力低下から終了までは、僅か１０秒程度であ
り、これらの食品に関しては最も効率的な加熱が実施さ
れたことになシ加熱時間も極めて短い。

次に（ｂ）について説明する。Ｈ１時点からその後の待
ち時間までの過程については（．）における実施例と同
様である。その後これらの食品に関しては出力をＰ２　
に低下したことによシ蒸気の発散量が落ちる。もちろん
この現象は、これらの食品が部分的にしか加熱が進行し
ていないために生じる問題である。すなわち出力を減じ
ることにより高出力時の熱平衡状態が崩れ、局部的に温
まった部分が高温状態を維持できないことは勿論、温度
勾配に従って未加熱部分への熱の流動が生じるため、い
ままでしきりに蒸気を発散していた状態から低出力時の
が的平衡状態、即ち蒸気がほとんど発散していない状態
へと急速に推移する。

そして所定の追加加熱時間が経過して信号レベルがＨ２
時点で第２の検知しきい値α２に達し加熱を終了する。

このＨ，〜Ｈ２時間で、局部的な過加熱が抑制され高温
部から低温部への熱伝導も働きつつ均一な加熱状態へと
進行する。

ここでは、断続加熱方式によシ、動作時間と休止時間の
比率を変えることでその平均値である出力を低減させて
いるが、ドライバ８を既に電子レンジでは公知の連続低
出力制御が可能なインバー夕方式とすることによって、
連続低出力としても差し支えない。

このように、様々な加熱進行状況の異なる食品に応じて
、最適加熱パターンで、そして最短の加熱時間で加熱を
自動的に終了させることが可能となる。

例えば、従来例である特開昭８２−２７１３９号公報に
おいて、冷凍肉団子２４０ｇは何と全調理時間における
６割近い時間低出力で加熱していることになる。方や本
方式においては低出力比率が３割程度に短縮されるため
飛躍的に時間短縮が図れる。その他従来例における冷凍
カレーあるいは、冷凍ごはんｓｏｏｇおよび冷凍しゅう
まい３ｏコにおいても同様のことが言える。

また従来例においては断続加熱における加熱休止中に高
温部分の熱が低温部分に移動し加熱ムラが解消されると
あるが、これについては連続加熱実行中であっても食品
部位間に温度勾配がありさえすればおこシうる物理現象
であシ、断続加熱をすることが直接加熱ムラを解消する
ことは繋がらないと考えられる。従って本方式において
第１検知時点（Ｈ１　時点）まで高出力で加熱を実行す
ることは加熱時間を短縮こそすれ、加熱ムラを助長する
こと，には決して繋がらないことを強調しておく。

さらにより加熱時間の短縮をはかる為に、第１の検知し
きい値に達するまでの時間をＴ１としてＴ１が所定の短
時間以下であればこれは調理済冷凍食品とみなし低出力
Ｐ２への移行を中止し調理終了とする。万が一調理済冷
凍食品であったとしてもそのような短時間で蒸気が発生
する小負荷食品では電波が内部まで浸透して充分ムラ々
く加熱されるため追加加熱はする必要がないことがわか
っている。このようにすればさらに調理時間を短縮する
ことが可能となる。

次に第３図は特願平１−９９４０９号にあるような焦電
素子をセンサ１０として用いた場合の一実施例における
センサ出力および加熱パターンのタイミングチャートで
ある。

焦電素子１ｏに当たった蒸気は、あるいはガスは焦電素
子１０表面で結露して焦電素子１０に潜熱を主体とした
多量の熱エネルギーを与えるため、焦電素子１０は温度
が上昇して焦電電圧が発生する。食品から焦電素子１０
に到来する熱は時間的に揺らぎをもっているため、焦電
素子１０から発生する電圧も不規則な交流電圧となる。

しかしこの焦電素子１０の欠点は、その蒸気あるいはガ
スのもつ熱を量的にとらえる能力に劣ることで、蒸気が
到来したかしていないかを二値的な判断に近い形式で検
知が可能である。

これはここで示す焦電素子に限らず特性のバラツキが大
きいセンサをこのような用途で適用する場合に必然的に
生じてくる問題であり、分解能は粗くならざるを得ない
。

（．）は加熱ムラの生じにくい食品、（ロ）は加熱ムラ
が生じやすい食品である。これは第２図における説明の
時と同様である。

まず（−）について説明する。当初ハイパワーＰ１出力
で加熱を行い第１の検知しきい値ａ，ど蒸気の検知探索
を行いＨ，時点で信号レベルが第１の検知しきい値α，
に達したと判断して出力を連続低出力Ｐ２　に減じる。

しかし、内部まで充分に加熱された食品からは蒸気が出
続け、所定の待ち時間の後第２の検知しきい値ａ２　で
蒸気検知の探索を行うと即座にＨ２時点で検知し、加熱
は終了する。

次に（ロ）について説明する。Ｈ１時点で出力をＰ２に
減じ所定の待ち時間のあと第２の検知しきい値で蒸気検
知の探索を行う。その時点では食品は局部的にしか加熱
されていないため蒸気信号は消滅あるいは第２の検知し
きい値を下まわる。以降Ｈ２時点まで追加加熱が延長し
最適な加熱状態で加熱は終了する。

これは出力を連続低出力としているために実現できるこ
とであり、フルパワーを断続して低出力化を図る場合第
９図に示すような通電，休止に同期した信号が出現し追
加加熱時間を延長させることは不可能である。

第６図に連続低出力を可能とするマグネトロン駆動装置
の一実施例を示す。図において商用電源１６，ダイオー
ドブリッジ１６およびインダクタ１７とコンデンサ１８
よシなるフィルタ回路は、電源部１９を構成しており、
コンデンサ２１，昇圧トランス２２，トランジスヨ２３
，ダイオード２４，コンデンサ２６，ダイオード２６お
よびマグネトロン９よシ電力変換機２８に電力を供給す
る。電力変換ｍ２８は、コンデンサ２１，昇圧トランス
２２，トランジスタ２３，ダイオード２４よりなるイン
バータと、昇圧トランス１７の出力を整流するコンデン
サ２５とダイオード２６よりなる高圧整流回路と、高周
波電力を発生するマグネトロン９で構成され、このマグ
ネトロン９が高周波電力を電磁波エネルギーとして加熱
室内に放射する。

トランジスタ２３は、電力制御部２９より例えば２０〜
２　０　０　ＫＨｚのスイッチング制御信号を与えられ
スイッチング動作する。従って昇圧トランスの一次巻＃
１２ｏには高周波電圧が発生し、この高周波電圧が昇圧
されてマグネトロン９に供給されマグネトロン９が発振
する。電力制御部２９には、入力電流検知器３ｏより入
力電流に比例した信号が送られる。この入力電流検知信
号は、第６図に示すように電力制御部２９内の演算増幅
器３１に送られ、基準信号発生器３２の信号と比較され
てその誤差信号がパルス幅増幅回路３３に送られるよう
Ｋ構成している。したがってトランジスタ２３の導通時
間が制御され、いわゆるパルス幅制御によって入力電流
が定められた値になるよう制御される。この結果マグネ
トロン９の電磁波（電波）出力は所定の定められた値に
一定に制御される。基準電圧発生回路３２はＤ／Ａコン
バータアるいはＦ／Ｖコンバータなどで構成し、制御部
６から送られるデジタル信号あるいは周波数信号などの
電力制御信号で電力を容易に可変することができる。制
御部５はマイクロコンピューターで構成すればよシ簡単
な構成とすることが可能である。

発明の効果 以上のように請求項１の自動加熱装置においては、第１
の検知しきい値にセンサの信号が達したあと、加熱手段
の出力を低出力に切替え所定のセンサ信号のマスク時間
の後第２の検知しきい値を設定しセンサ信号がそれに達
するまで低出力で加熱を継続する構成であり、以下の効
果をえることができる。

（１）一般の温め直しや加熱ムラが生じやすい調理済冷
凍食品の温め直し等様々な種類のことでなシ且つ分量の
異なる食品の再加熱を、対独のキーにより最適加熱状態
で加熱を終了させることが可能な使い勝手の優れた自動
加熱装置を提供するものである。

＠）蒸気検知まで高出力で一気に加熱しており、従来方
式にある追加加熱時間を決定するような加熱進行にとっ
てムダな低出力期間がほとんどなく効率的で短時間に調
理を終了させることが可能となる。

また請求項２の自動加熱装置においては加熱手段を連続
低出力に設定可能な構成とすることによって、蒸気の到
来の有無を二値的にしか判断できない簡易的なセンサに
おいても、追加加熱が必要な食品の場合に低出力切替え
後信号レベルを第２の検知しきい値以下に低下させるこ
とが可能で請求項１で示した集約機能と同等の機能をえ
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における自動加熱装置の加熱
制御部を示すブロック図、第２図は同制御部におけるタ
イミングチャート、第３図は焦電素子をセンサとして用
いた場合の制御部におけるタイミングチャート、第４図
は同加熱装置の斜視図、第６図は同加熱装置の構成を示
すブロック図、第６図は同加熱装置における加熱手段の
ドライバの回路図、第７図は同ドライバの回路の要部の
詳細な回路図、第８図は従来の自動加熱装置の制御部に
おけるタイミングチャート、第９図は従来例において焦
電素子をセンサとして用いた場合の制御部におけるタイ
ミングチャートである。 ５・・・・・・制御部、８・・・・・・加熱室、ア・・
・・・・被加熱物、９・・・・・・マグネトロン、１ｏ
・・・・・・センサ、３４・・・・・・データ測定手段
、３５・・・・・・ノイズレベル検知手段、３６・・・
・・・第１の検知しきい値演算手段、３７・・・・・・
第２の検知しきい値演算手段、３８・・・・・・検知し
きい値保持手段、３９・・・・・・検知判定手段。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室に結合
   された加熱手段と、前記加熱手段への給電を制御する制
   御部と、被加熱物から発生する蒸気や種々のガスを検出
   するセンサを備え、前記制御部はセンサからの信号に対
   して第１の検知しきい値および第２の検知しきい値を有
   し、加熱開始後センサの信号が第１の検知しきい値に達
   するのとほぼ同期して加熱手段の出力を低く変更し、所
   望の測定マスク時間の後、センサの信号が第２のしきい
   値に達するまで加熱を継続する自動加熱装置。
2. （２）被加熱物を収納する加熱室と、前記加熱室に結合
   され連続出力で出力変更が可能な加熱手段と、前記加熱
   室への給電を制御する制御部と、被加熱物から発生する
   蒸気や種々のガスあるいはその熱をデジタル的に検出可
   能なセンサを備え、前記制御部はセンサからの信号に対
   して第１の検知しきい値および第２の検知しきい値を有
   し、加熱開始後前記センサの信号が第１の検知しきい値
   に達するのとほぼ同期して前記加熱手段の出力を連続低
   出力に変更し、所定の測定マスク時間の後、センサの信
   号が第２の検知しきい値に達するまで加熱を継続する自
   動加熱装置。
3. （３）センサの信号が第１の検知しきい値に達するまで
   の時間をＴ＿１時間とし、Ｔ＿１時間が所定時間以下で
   あればその時点で加熱を終了するかあるいは所望の追加
   加熱を実行し終了する請求項１または２記載の自動加熱
   装置。