JPH0326401B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0326401B2 JPH0326401B2 JP58031551A JP3155183A JPH0326401B2 JP H0326401 B2 JPH0326401 B2 JP H0326401B2 JP 58031551 A JP58031551 A JP 58031551A JP 3155183 A JP3155183 A JP 3155183A JP H0326401 B2 JPH0326401 B2 JP H0326401B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- oven
- capacitor
- preheating
- time
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
- F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
- F24C7/08—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F24C7/087—Arrangement or mounting of control or safety devices of electric circuits regulating heat
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
- G05D23/1951—Control of temperature characterised by the use of electric means with control of the working time of a temperature controlling device
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Measurement Of Predetermined Time Intervals (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
- Electric Ovens (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明はオーブン庫内の初期温度に応じて、焙
焼温度に達するまでの予熱時間を自動的に制御す
るオーブン用予熱タイマーに関するものである。
焼温度に達するまでの予熱時間を自動的に制御す
るオーブン用予熱タイマーに関するものである。
従来、オーブン用タイマーとしては焙焼時間の
みを制御するためのものが主体であつた。タイマ
ーとしてはゼンマイを駆動源とするゼンマイ式タ
イマーや、小型同期モーターを駆動源とするモー
ター式タイマーや、ICを利用した電子回路式タ
イマーが用いられている。いずれの方式にして
も、料理の種類に応じて焙焼時間を制御するだけ
の方式であるから、オーブン庫内が冷状態である
場合と、オーブンを一度使用した後の熱状態とで
はオーブン庫内の温度が大幅に異なつてくる。従
つて、オーブン庫内の温度にかかわらず料理を開
始すると、同一の焙焼時間でも料理の出来上りに
大きな変化、つまり焼き過ぎやなま焼けが生じる
欠点があつた。
みを制御するためのものが主体であつた。タイマ
ーとしてはゼンマイを駆動源とするゼンマイ式タ
イマーや、小型同期モーターを駆動源とするモー
ター式タイマーや、ICを利用した電子回路式タ
イマーが用いられている。いずれの方式にして
も、料理の種類に応じて焙焼時間を制御するだけ
の方式であるから、オーブン庫内が冷状態である
場合と、オーブンを一度使用した後の熱状態とで
はオーブン庫内の温度が大幅に異なつてくる。従
つて、オーブン庫内の温度にかかわらず料理を開
始すると、同一の焙焼時間でも料理の出来上りに
大きな変化、つまり焼き過ぎやなま焼けが生じる
欠点があつた。
この欠点を除くために、従来からオーブン庫内
の温度が焙焼温度に達するまで予熱操作を行つて
いる。たとえば焙焼に必要な温度が180℃で、周
囲温度が20℃とすれば、予熱操作はオーブン庫内
温度が20℃から次第に上昇して180℃に達する期
間に行われる。予熱の終了は、ブザーなどによつ
て音で知らせたり、ランプを点灯させるなど光で
知らせる方法がある。また、オーブン庫内の温度
がわかる温度計があれば、予熱の終了は直接に知
らせる必要はない。予熱操作の終了後に、料理の
焙焼を開始すれば、焙焼期間中はほぼ一定温度に
なるので料理の出来上りが均質になる特徴があ
る。
の温度が焙焼温度に達するまで予熱操作を行つて
いる。たとえば焙焼に必要な温度が180℃で、周
囲温度が20℃とすれば、予熱操作はオーブン庫内
温度が20℃から次第に上昇して180℃に達する期
間に行われる。予熱の終了は、ブザーなどによつ
て音で知らせたり、ランプを点灯させるなど光で
知らせる方法がある。また、オーブン庫内の温度
がわかる温度計があれば、予熱の終了は直接に知
らせる必要はない。予熱操作の終了後に、料理の
焙焼を開始すれば、焙焼期間中はほぼ一定温度に
なるので料理の出来上りが均質になる特徴があ
る。
しかしながら、前述した予熱操作はオーブン庫
内の温度を検出することが必要であるため、バイ
メタルやサーミスタを必要とする。したがつて装
置が複雑になる欠点がある。大型のオーブンで、
焙焼温度を一定に保つための温度制御回路を設け
ているものは、その温度制御回路を使用して予熱
操作を行うことができる。やり方は、オーブン庫
内に料理を入れずに、温度の設定だけを行いヒー
ターを加熱するだけである。温度制御回路の働き
により、オーブン庫内温度は次第に上昇してやが
て設定された温度で保温状態に保たれる。
内の温度を検出することが必要であるため、バイ
メタルやサーミスタを必要とする。したがつて装
置が複雑になる欠点がある。大型のオーブンで、
焙焼温度を一定に保つための温度制御回路を設け
ているものは、その温度制御回路を使用して予熱
操作を行うことができる。やり方は、オーブン庫
内に料理を入れずに、温度の設定だけを行いヒー
ターを加熱するだけである。温度制御回路の働き
により、オーブン庫内温度は次第に上昇してやが
て設定された温度で保温状態に保たれる。
ところが、温度制御を行わない小型のオーブ
ン、特にオーブントースターにあつては予熱の終
了を知らせるための温度検出装置はついていない
のが一般的であるので、予熱操作そのものが行え
ない欠点がある。とりわけオーブントースターで
トーストを作る場合はオーブン庫内温度が十分に
上昇しない状態でパンを庫内に入れ、焙焼時間も
３〜４分間と短いために、予熱と焙焼を区別する
ことすら困難である。
ン、特にオーブントースターにあつては予熱の終
了を知らせるための温度検出装置はついていない
のが一般的であるので、予熱操作そのものが行え
ない欠点がある。とりわけオーブントースターで
トーストを作る場合はオーブン庫内温度が十分に
上昇しない状態でパンを庫内に入れ、焙焼時間も
３〜４分間と短いために、予熱と焙焼を区別する
ことすら困難である。
予熱操作を行わないオーブントースターを用い
てトーストを作る場合、次のような事が生じる。
タイマーの焙焼時間を等しくしておいて、２枚以
上のパンを続けて焙焼する条件の下では、オーブ
ン庫内が冷状態からトーストした１枚目のパンの
焼き上り状態が適切であれば、続けて熱状態でト
ーストした２枚目のパン焼き上りは焼け過ぎ状態
になる。逆に２枚目のパンの焼け具合が適切とな
る焙焼時間に設定すれば、１枚目のパンはなま焼
けになつてしまう。さらに１枚目のパンを焼いて
から、２枚目のパンを焼くまでに、放置期間が入
ると現象はより複雑になる。２枚目のパンをトー
ストする時の初期温度が、連続してトーストする
時の初期温度よりも低下するからである。このよ
うに従来のオーブントースターでは、等しい焙焼
時間を設定するとオーブン庫内の初期温度如何に
よりトーストや他の料理の焼き上り状態に大きな
違いが生じる欠点があつた。そのため、焙焼を行
う度にオーブン庫内の温度に応じて極めて精密な
時間の設定を行う必要があり、しかも経験と直感
に頼つて時間設定しなければならないので、操作
が非常に困難であつた。
てトーストを作る場合、次のような事が生じる。
タイマーの焙焼時間を等しくしておいて、２枚以
上のパンを続けて焙焼する条件の下では、オーブ
ン庫内が冷状態からトーストした１枚目のパンの
焼き上り状態が適切であれば、続けて熱状態でト
ーストした２枚目のパン焼き上りは焼け過ぎ状態
になる。逆に２枚目のパンの焼け具合が適切とな
る焙焼時間に設定すれば、１枚目のパンはなま焼
けになつてしまう。さらに１枚目のパンを焼いて
から、２枚目のパンを焼くまでに、放置期間が入
ると現象はより複雑になる。２枚目のパンをトー
ストする時の初期温度が、連続してトーストする
時の初期温度よりも低下するからである。このよ
うに従来のオーブントースターでは、等しい焙焼
時間を設定するとオーブン庫内の初期温度如何に
よりトーストや他の料理の焼き上り状態に大きな
違いが生じる欠点があつた。そのため、焙焼を行
う度にオーブン庫内の温度に応じて極めて精密な
時間の設定を行う必要があり、しかも経験と直感
に頼つて時間設定しなければならないので、操作
が非常に困難であつた。
さて、オーブンの庫内温度の時間変化は使用状
況により大変複雑に行われるわけであるが、電気
回路的手法によりオーブン庫内温度をシミユレー
トしてみる。第１図は単純化したオーブンの電気
的等価回路による表現である。第１図で、電源Ｗ
はヒーターより発熱する１秒間の熱量で単位はワ
ツト（以下Ｗと記す。）である。抵抗器Rh、Rpは
それぞれヒーターとオーブン庫内の熱抵抗と、オ
ーブン庫内と外部との熱抵抗で単位は℃／Ｗであ
る。Cpはオーブン庫内の熱容量を表わしており、
単位はＷ・秒／℃である。第１図の矢印で示して
いるTh、Tp、Taはそれぞれヒータ温度、オーブ
ン庫内温度、周囲温度を表わし単位は℃である。
各部の温度は電気回路では各接点の電圧に対応し
ている。また、Cpと並列に入つているCxは食品
の熱容量をあらわしており、食品によつて様々な
値になる。第１図によりオーブン庫内温度が周囲
温度と等しい状態から、時刻ｔ＝０でヒーターに
通電し、オーブン庫内温度Tpが上昇する様子は、
簡単な回路計算により次式で表される。
況により大変複雑に行われるわけであるが、電気
回路的手法によりオーブン庫内温度をシミユレー
トしてみる。第１図は単純化したオーブンの電気
的等価回路による表現である。第１図で、電源Ｗ
はヒーターより発熱する１秒間の熱量で単位はワ
ツト（以下Ｗと記す。）である。抵抗器Rh、Rpは
それぞれヒーターとオーブン庫内の熱抵抗と、オ
ーブン庫内と外部との熱抵抗で単位は℃／Ｗであ
る。Cpはオーブン庫内の熱容量を表わしており、
単位はＷ・秒／℃である。第１図の矢印で示して
いるTh、Tp、Taはそれぞれヒータ温度、オーブ
ン庫内温度、周囲温度を表わし単位は℃である。
各部の温度は電気回路では各接点の電圧に対応し
ている。また、Cpと並列に入つているCxは食品
の熱容量をあらわしており、食品によつて様々な
値になる。第１図によりオーブン庫内温度が周囲
温度と等しい状態から、時刻ｔ＝０でヒーターに
通電し、オーブン庫内温度Tpが上昇する様子は、
簡単な回路計算により次式で表される。
Tp＝Ta＋Ｗ・Rp〔１−exp｛−Cp＋Cx）Rh
・Rp／Rh＋Rp｝〕……〔１〕 〔１〕式でexpは指数関数を意味する。時間が十
分に経つてオープン庫内温度の最大限Tnaxは
〔１〕式の指数関数の項をを０とおいた Tnax＝Ta＋Ｗ・Rp ……〔２〕 である。実際のオーブントースターでTa＝20℃
の時、TMAX＝320℃の例がある。この時ヒーター
を1000Wとすると、熱抵抗RpはRp＝320−20／1000＝ 0.3℃／Ｗである。
・Rp／Rh＋Rp｝〕……〔１〕 〔１〕式でexpは指数関数を意味する。時間が十
分に経つてオープン庫内温度の最大限Tnaxは
〔１〕式の指数関数の項をを０とおいた Tnax＝Ta＋Ｗ・Rp ……〔２〕 である。実際のオーブントースターでTa＝20℃
の時、TMAX＝320℃の例がある。この時ヒーター
を1000Wとすると、熱抵抗RpはRp＝320−20／1000＝ 0.3℃／Ｗである。
第２図は〔１〕式の概略をグラフにしたもので
ある。オープン庫内温度Tpは時刻ｔ＝０では周
囲温度Ta＝20℃に等しく、指数曲線を描いて
Tnax＝320℃に近づいて行く。第２図でTpが100
℃を越えて、スレツシホールド温度Tthに達する
と食品の焙焼が可能な温度になる。このスレツシ
ホールド温度は食品によつて異なるが、パンの場
合は110℃である。予熱時間はオーブン庫内温度
Tpが、初期温度Taからスレツシホールド温度Tth
になるまでの時間に等しい。
ある。オープン庫内温度Tpは時刻ｔ＝０では周
囲温度Ta＝20℃に等しく、指数曲線を描いて
Tnax＝320℃に近づいて行く。第２図でTpが100
℃を越えて、スレツシホールド温度Tthに達する
と食品の焙焼が可能な温度になる。このスレツシ
ホールド温度は食品によつて異なるが、パンの場
合は110℃である。予熱時間はオーブン庫内温度
Tpが、初期温度Taからスレツシホールド温度Tth
になるまでの時間に等しい。
第１図の電気的等価回路では、熱容量がコンデ
ンサの静電容量に置換され、熱抵抗は電気抵抗に
よつて置き換えられることに注目すれば、オーブ
ンの予熱操作を電気回路で近似させることは可能
である。
ンサの静電容量に置換され、熱抵抗は電気抵抗に
よつて置き換えられることに注目すれば、オーブ
ンの予熱操作を電気回路で近似させることは可能
である。
第３図は従来方式によるオーブンの予熱タイマ
ーの一例である。図中、一点鎖線で囲まれた部分
が予熱タイマーであり、PSは直流電源回路であ
る。第３図に於いて、抵抗RAとコンデンサＣと
で決まる時定数でコンデンサＣの充電回路を、又
抵抗RBとコンデンサＣとで決まる放電時定数で
コンデンサの放電回路を形成している。コンデン
サＣがオーブン庫内の熱容量を近似しているのは
言うまでもない。コンデンサＣの充電と放電の切
り換えはリレー１により行われ、ヒーターが加熱
状態でコンデンサが充電される。抵抗RBと並列
に接続されているツエターダイオードは、放電時
の電圧を規制するためのものである。リレー２は
ヒーターＨを通電せしめるためのリレーである。
リレー１，リレー２ともにメインタイマーMTに
より同時に駆動される。メインタイマーMTは論
理回路３の出力がLOWになると、タイマー動作
が開始され、HIGHの時点ではリレー１，２を
ONにした状態が保持されるものである。スター
トスイツチSWは食品の焙焼を始めようとする時
にONにする。この時コンデンサＣの電圧は論理
回路３の入力スレツシホールド電圧よりも低いの
で、論理回路３の出力電圧はHIGHとなり、メイ
ンタイマーMTはリレー１、リレー２をON状態
に保持する。ヒーターＨはリレー２により通電、
加熱状態になる。コンデンサＣには抵抗RAを介
し充電電流が流れ、コンデンサＣの端子電圧は次
第に上昇する。充電電圧は、オーブン庫内の上昇
温度特性と一致するようになつている。次にコン
デンサの端子電圧が論理回路３の入力スレツシホ
ールド電圧に達すると、論理回路の出力はHIGH
からLOWに変化する。入力スレツシホールド電
圧はオーブン庫内のスレツシホールド温度に相当
する電圧である。論理回路３の出力がLOWにな
ると、メインタイマーMTの動作が開始される。
メインタイマーMTの動作は、タイマーの設定時
間に応じて行われ、もし設定時間が３分であれ
ば、３分間の動作時間を経過してリレー１、リレ
ー２がOFFになり、焙焼を終了する。焙焼終了
後はコンデンサＣの電荷はツエナーダイオード
ZDと抵抗RBにより放電される。まず、コンデン
サの端子電圧がツエナーダイオードZDのツエナ
ー電圧まで急激に低下し、その後抵抗RBにより
徐々に電圧が低下する。放電電圧特性は、オーブ
ン庫内と放置状態での下降温度特性と一致するよ
うになつている。また、ツエナーダイオードZD
のツエナー電圧は、論理回路３の入力スレシホー
ルド電圧に近傍電圧が選ばれる。焙焼終了後、放
置時間をおいて、再びスタートスイツチSWを
ONにすると、第１回目と同様にリレー１、リレ
ー２がONになり、ヒーターＨは通電加熱状態に
なる。１回目と異なるのはコンデンサＣの電圧が
０から充電されるのではなく、オーブン庫内の温
度に相当した電圧から充電が開始されることであ
る。したがつてコンデンサＣの端子電圧が論理回
路３の入力スレツチホールド電圧に対するまでの
予熱時間は第１回目の予熱時間よりも短くなる。
第２回目の予熱時間は、放置時間に応じて単調増
加する犠牲となる。
ーの一例である。図中、一点鎖線で囲まれた部分
が予熱タイマーであり、PSは直流電源回路であ
る。第３図に於いて、抵抗RAとコンデンサＣと
で決まる時定数でコンデンサＣの充電回路を、又
抵抗RBとコンデンサＣとで決まる放電時定数で
コンデンサの放電回路を形成している。コンデン
サＣがオーブン庫内の熱容量を近似しているのは
言うまでもない。コンデンサＣの充電と放電の切
り換えはリレー１により行われ、ヒーターが加熱
状態でコンデンサが充電される。抵抗RBと並列
に接続されているツエターダイオードは、放電時
の電圧を規制するためのものである。リレー２は
ヒーターＨを通電せしめるためのリレーである。
リレー１，リレー２ともにメインタイマーMTに
より同時に駆動される。メインタイマーMTは論
理回路３の出力がLOWになると、タイマー動作
が開始され、HIGHの時点ではリレー１，２を
ONにした状態が保持されるものである。スター
トスイツチSWは食品の焙焼を始めようとする時
にONにする。この時コンデンサＣの電圧は論理
回路３の入力スレツシホールド電圧よりも低いの
で、論理回路３の出力電圧はHIGHとなり、メイ
ンタイマーMTはリレー１、リレー２をON状態
に保持する。ヒーターＨはリレー２により通電、
加熱状態になる。コンデンサＣには抵抗RAを介
し充電電流が流れ、コンデンサＣの端子電圧は次
第に上昇する。充電電圧は、オーブン庫内の上昇
温度特性と一致するようになつている。次にコン
デンサの端子電圧が論理回路３の入力スレツシホ
ールド電圧に達すると、論理回路の出力はHIGH
からLOWに変化する。入力スレツシホールド電
圧はオーブン庫内のスレツシホールド温度に相当
する電圧である。論理回路３の出力がLOWにな
ると、メインタイマーMTの動作が開始される。
メインタイマーMTの動作は、タイマーの設定時
間に応じて行われ、もし設定時間が３分であれ
ば、３分間の動作時間を経過してリレー１、リレ
ー２がOFFになり、焙焼を終了する。焙焼終了
後はコンデンサＣの電荷はツエナーダイオード
ZDと抵抗RBにより放電される。まず、コンデン
サの端子電圧がツエナーダイオードZDのツエナ
ー電圧まで急激に低下し、その後抵抗RBにより
徐々に電圧が低下する。放電電圧特性は、オーブ
ン庫内と放置状態での下降温度特性と一致するよ
うになつている。また、ツエナーダイオードZD
のツエナー電圧は、論理回路３の入力スレシホー
ルド電圧に近傍電圧が選ばれる。焙焼終了後、放
置時間をおいて、再びスタートスイツチSWを
ONにすると、第１回目と同様にリレー１、リレ
ー２がONになり、ヒーターＨは通電加熱状態に
なる。１回目と異なるのはコンデンサＣの電圧が
０から充電されるのではなく、オーブン庫内の温
度に相当した電圧から充電が開始されることであ
る。したがつてコンデンサＣの端子電圧が論理回
路３の入力スレツチホールド電圧に対するまでの
予熱時間は第１回目の予熱時間よりも短くなる。
第２回目の予熱時間は、放置時間に応じて単調増
加する犠牲となる。
第３図による従来方式予熱タイマーでは、コン
デンサＣの端子電圧をオープン庫内温度に近似さ
せているので、原理的には予熱タイマーの役割を
果たすが、次のような欠点がある。
デンサＣの端子電圧をオープン庫内温度に近似さ
せているので、原理的には予熱タイマーの役割を
果たすが、次のような欠点がある。
まず第１に、予熱タイマーの回路にリレーを使
用している為形状が大きくなり、価格も高くなる
ことである。第２に、ツエナーダイオードZDの
ツエナー電圧および論理回路３の入力スレツシホ
ールド電圧がそれぞれバラツキがあるために、タ
イマー誤差を生じることである。
用している為形状が大きくなり、価格も高くなる
ことである。第２に、ツエナーダイオードZDの
ツエナー電圧および論理回路３の入力スレツシホ
ールド電圧がそれぞれバラツキがあるために、タ
イマー誤差を生じることである。
タイマー誤差についての一例を示す。ツエナー
ダイオードZDのツエナー電圧が7Vであるとし、
論理回路３の入力スレツシホールド電圧がツエナ
ー電圧よりも僅かに低に6.8Vであるとする。こ
の場合、第１回目の焙焼から、放置時間を経て２
回目の焙焼にかかろうとすると、オーブン庫内温
度がスレツシホールド温度Tthよりも低下してい
るにもかかわらず予熱タイマーが作動しないこと
がある。先述したように１回目の焙焼が終了する
と、リレー２によりコンデンサＣの電圧はただち
にツエナー電圧7Vまで低下し、その後ゆつくり
と放電されるようになつている。
ダイオードZDのツエナー電圧が7Vであるとし、
論理回路３の入力スレツシホールド電圧がツエナ
ー電圧よりも僅かに低に6.8Vであるとする。こ
の場合、第１回目の焙焼から、放置時間を経て２
回目の焙焼にかかろうとすると、オーブン庫内温
度がスレツシホールド温度Tthよりも低下してい
るにもかかわらず予熱タイマーが作動しないこと
がある。先述したように１回目の焙焼が終了する
と、リレー２によりコンデンサＣの電圧はただち
にツエナー電圧7Vまで低下し、その後ゆつくり
と放電されるようになつている。
ところが放電時定数に比べて短時間のうちに第
２回目の焙焼を開始すると、コンデンサC1の電
圧は論理回路３の入力スレツシホールド6.8Vよ
りも高い状態におかれているため、論理回路３の
出力電圧はLOWになつてしまう。従つて予熱タ
イマーの作動時間は０になり、予熱不足が生じ
る。一方、ツエナー電圧は7Vのままで、論理回
路３の入力スレツシホールド電圧がツエナー電圧
よりも高い7.2Vであつたとする。この場合は、
コンデンサＣが高い入力スレツシホールド時間ま
で充電されるのに余分な時間を費やすので、予熱
タイマーの時間が長くなつて、予熱過剰となる。
一般にツエナーダイオードZDのツエナー電圧や、
論理回路３の入力スレツシホールド電圧は±
0.1V〜±0.5Vのバラツキを呈するので、タイマ
ー誤差は避けられない致命傷となる。
２回目の焙焼を開始すると、コンデンサC1の電
圧は論理回路３の入力スレツシホールド6.8Vよ
りも高い状態におかれているため、論理回路３の
出力電圧はLOWになつてしまう。従つて予熱タ
イマーの作動時間は０になり、予熱不足が生じ
る。一方、ツエナー電圧は7Vのままで、論理回
路３の入力スレツシホールド電圧がツエナー電圧
よりも高い7.2Vであつたとする。この場合は、
コンデンサＣが高い入力スレツシホールド時間ま
で充電されるのに余分な時間を費やすので、予熱
タイマーの時間が長くなつて、予熱過剰となる。
一般にツエナーダイオードZDのツエナー電圧や、
論理回路３の入力スレツシホールド電圧は±
0.1V〜±0.5Vのバラツキを呈するので、タイマ
ー誤差は避けられない致命傷となる。
従来方式の予熱タイマーの２つの欠点に鑑み、
少ない部品点数で、精度の良い予熱特性を可能な
らしめたのが、本発明によるオーブン用予熱タイ
マーである。第４図は本発明によるオーブン用予
熱タイマーの概略を示している。図中、一点鎖線
で囲まれた部分が予熱タイマーである。C1はオ
ーブン庫内の温度を近似するコンデンサ、R1は
コンデンサC1の充電用抵抗である。ツエナーダ
イオードZD1とトランジスタQ1はコンデンサC1の
電圧が所定の電圧になつたことを検出する回路を
構成している。R3はトランジスタQ1のコレクタ
負荷抵抗である。第４図ではトランジスタQ1の
コレクタよりメインタイマーMTに制御信号を出
力するようになつているが、Q1のコレクタ電流
により発光タイオードを光らせ予熱終了を表示す
ることも可能である。D1は電源がOFFとなつた
時に、抵抗R1を通じてコンデンサC1の電荷が電
源側に逆流するのを防止するためのダイオードで
ある。R2はオーブンの焙焼終了後の放置期間中
に、コンデンサC1の電荷を放置させるための抵
抗である。
少ない部品点数で、精度の良い予熱特性を可能な
らしめたのが、本発明によるオーブン用予熱タイ
マーである。第４図は本発明によるオーブン用予
熱タイマーの概略を示している。図中、一点鎖線
で囲まれた部分が予熱タイマーである。C1はオ
ーブン庫内の温度を近似するコンデンサ、R1は
コンデンサC1の充電用抵抗である。ツエナーダ
イオードZD1とトランジスタQ1はコンデンサC1の
電圧が所定の電圧になつたことを検出する回路を
構成している。R3はトランジスタQ1のコレクタ
負荷抵抗である。第４図ではトランジスタQ1の
コレクタよりメインタイマーMTに制御信号を出
力するようになつているが、Q1のコレクタ電流
により発光タイオードを光らせ予熱終了を表示す
ることも可能である。D1は電源がOFFとなつた
時に、抵抗R1を通じてコンデンサC1の電荷が電
源側に逆流するのを防止するためのダイオードで
ある。R2はオーブンの焙焼終了後の放置期間中
に、コンデンサC1の電荷を放置させるための抵
抗である。
第４図で、まずコンデンサC1の電圧は０で、
オーブン庫内温度は周囲温度に等しいとする。ス
タートスイツチSWをONにすると、まずリレー
RYがONになりヒータＨが通電加熱される。そ
して、オーブン庫内温度は上昇し始める。リレー
RYがONになつたので、電圧回路PSも動作を開
始し、電圧VDDが予熱タイマー回路にも供給され
る。電圧VDDは逆流防止ダイオードD1と充電用抵
抗R1により、コンデンサC1を充電させる。ダイ
オードD1の順方向電圧VDは、シリコンダイオー
ドであれば0.6V程度であるから電源回路の供給
電圧VDDに比べて小さく、抵抗R2に流れる電圧は
（VDD−VD）／R2となつて、コンデンサC1の充電
電流に影響を及ぼさない。また、ツエナーダイオ
ードZD1のツエナー電圧VZに比べ、コンデンサ
C1の電圧は低い状態から充電が開始されるので、
ツエナーダイオードZD1やトランジスタQ1のベー
スには電流が流れない。したがつてコンデンサ
C1の充電中の等価回路は第５図ａであらわされ
る。第５図ａよりコンデンサC1の電圧VCは VC＝（VDD−VD）・｛１−exp（−ｔ／C1R1）｝ ……〔３〕 と表わされる。〔３〕式でｔはスタートスイツチ
SWがONした時からの時間を表している。
オーブン庫内温度は周囲温度に等しいとする。ス
タートスイツチSWをONにすると、まずリレー
RYがONになりヒータＨが通電加熱される。そ
して、オーブン庫内温度は上昇し始める。リレー
RYがONになつたので、電圧回路PSも動作を開
始し、電圧VDDが予熱タイマー回路にも供給され
る。電圧VDDは逆流防止ダイオードD1と充電用抵
抗R1により、コンデンサC1を充電させる。ダイ
オードD1の順方向電圧VDは、シリコンダイオー
ドであれば0.6V程度であるから電源回路の供給
電圧VDDに比べて小さく、抵抗R2に流れる電圧は
（VDD−VD）／R2となつて、コンデンサC1の充電
電流に影響を及ぼさない。また、ツエナーダイオ
ードZD1のツエナー電圧VZに比べ、コンデンサ
C1の電圧は低い状態から充電が開始されるので、
ツエナーダイオードZD1やトランジスタQ1のベー
スには電流が流れない。したがつてコンデンサ
C1の充電中の等価回路は第５図ａであらわされ
る。第５図ａよりコンデンサC1の電圧VCは VC＝（VDD−VD）・｛１−exp（−ｔ／C1R1）｝ ……〔３〕 と表わされる。〔３〕式でｔはスタートスイツチ
SWがONした時からの時間を表している。
次に、コンデンサC1の電圧が上昇して、ツエ
ナーダイオードZD1のツエナー電圧VZと、トラン
ジスタQ1のベース・エミツタ間のON電圧VBD(ON)
の和に近づいて来たとする。ツエナーダイオード
ZD1とトランジスタQ1には電流が流れ始め、やが
てトランジスタQ1がONになる。Q1のコレクタ電
圧は、はじめはVDDであつたものが、コレクタ・
エミツタ間飽和電圧に向かつて低下するので、メ
インタイマーMTのタイマー動作が開始される。
この時点で予熱タイマーの動作が完了したことに
なる。電圧VZ＋VBE(ON)は、オーブン庫内のスレ
ツシホールド温度に相当した電圧である。トラン
ジスタQ1のベース・エミツタ間のON電圧はシリ
コントランジスタの場合、VBE(ON)＝0.6V程度であ
るから、コンデンサC1の電圧はVZ＋VBE(ON)より
も大きくならないで保持される。この状態の等価
回路は第５図ｂで表わされる。予熱時間は〔３〕
式のVCがVZ＋VBE(ON)に等しくなる時間であるか
ら、 t1＝−C1R1 oge｛１−VZ＋VBE(ON)／VDD−VD｝ ……〔４〕 で計算される。食品の焙焼は、メインタイマー
MTの設定された時間だけ行われる。時刻t2にな
るとメインタイマーMTがタイムアツプして、リ
レーRYがOFFになり、ヒータの通電も終了す
る。焙焼終了により、電源回路PSに供給される
電源も０になる。そこでQ1のコレクタ電圧は０
になる。コンデンサC1の電荷はツエナーダイオ
ードZD1とトランジスタQ1のベース・エミツタ間
て放電されるが、VCがVZ＋VBE(ON)より低下する
と、ただちにツエナー電流は流れなくなつてしま
うので、C1の電荷はもつぱら抵抗R1を通じて放
電されることになる。抵抗R1の先には逆流防止
用タイオードD1が入つている為、電源側には放
電されずに済み、結局抵抗R1の先に接続された
放電用抵抗R2に放電電流が流れることになる。
従つて、放電状態での予熱タイマーの等価回路は
第５図ｃのようになる。等価回路により、コンデ
ンサC1の電圧は次式で近似される。
ナーダイオードZD1のツエナー電圧VZと、トラン
ジスタQ1のベース・エミツタ間のON電圧VBD(ON)
の和に近づいて来たとする。ツエナーダイオード
ZD1とトランジスタQ1には電流が流れ始め、やが
てトランジスタQ1がONになる。Q1のコレクタ電
圧は、はじめはVDDであつたものが、コレクタ・
エミツタ間飽和電圧に向かつて低下するので、メ
インタイマーMTのタイマー動作が開始される。
この時点で予熱タイマーの動作が完了したことに
なる。電圧VZ＋VBE(ON)は、オーブン庫内のスレ
ツシホールド温度に相当した電圧である。トラン
ジスタQ1のベース・エミツタ間のON電圧はシリ
コントランジスタの場合、VBE(ON)＝0.6V程度であ
るから、コンデンサC1の電圧はVZ＋VBE(ON)より
も大きくならないで保持される。この状態の等価
回路は第５図ｂで表わされる。予熱時間は〔３〕
式のVCがVZ＋VBE(ON)に等しくなる時間であるか
ら、 t1＝−C1R1 oge｛１−VZ＋VBE(ON)／VDD−VD｝ ……〔４〕 で計算される。食品の焙焼は、メインタイマー
MTの設定された時間だけ行われる。時刻t2にな
るとメインタイマーMTがタイムアツプして、リ
レーRYがOFFになり、ヒータの通電も終了す
る。焙焼終了により、電源回路PSに供給される
電源も０になる。そこでQ1のコレクタ電圧は０
になる。コンデンサC1の電荷はツエナーダイオ
ードZD1とトランジスタQ1のベース・エミツタ間
て放電されるが、VCがVZ＋VBE(ON)より低下する
と、ただちにツエナー電流は流れなくなつてしま
うので、C1の電荷はもつぱら抵抗R1を通じて放
電されることになる。抵抗R1の先には逆流防止
用タイオードD1が入つている為、電源側には放
電されずに済み、結局抵抗R1の先に接続された
放電用抵抗R2に放電電流が流れることになる。
従つて、放電状態での予熱タイマーの等価回路は
第５図ｃのようになる。等価回路により、コンデ
ンサC1の電圧は次式で近似される。
VC＝（VZ＋VBE(ON)）・exp｛−ｔ
−t2／C1（R1＋R2）｝……〔５〕 焙焼終了後、時刻t3で再びスタートスイツチSW
をONにしたとする。この時のコンデンサＣの電
圧VCは〔５〕式のｔにt3を代入した値になる。す
なわち VC＝（VZ＋VBE(ON)）exp｛−t3−
t2／C1（R1＋R2）｝……〔６〕 である。この電圧VCを初期電圧として、コンデ
ンサC1の充電を開始することになる。t3より以降
のコンデンサC1の電圧は VC＝（VDD−VD−VC）｛１−exp（−ｔ
−t3／C1R1）｝＋VC……〔７〕 と表わされる。尚、〔７〕式でVC＝０としたもの
が〔３〕式に等しい。第１回目の焙焼と同様に、
〔７〕式のVCがVZ＋VBE(ON)になつた時点で予熱タ
イマーの動作が終了する。終了時刻をt4とする
と、t4は t4＝t3−C1R1 oge（１−VZ＋VBE(O
N)−VC／VDD−VD−VC）……〔８〕 で計算される。予熱終了後、メインタイマーMT
が作動し、時刻t5で２回目の焙焼を終了する。
〔３〕式〜〔８〕式に基き、コンデンサC1の電圧
波形の概略を表わしたのが第６図である。明らか
に１回目の予熱時間t1と２回目の予熱時間（t4−
t3）とを比較すると、２回目の方が短くなつてい
ることがわかる。
−t2／C1（R1＋R2）｝……〔５〕 焙焼終了後、時刻t3で再びスタートスイツチSW
をONにしたとする。この時のコンデンサＣの電
圧VCは〔５〕式のｔにt3を代入した値になる。す
なわち VC＝（VZ＋VBE(ON)）exp｛−t3−
t2／C1（R1＋R2）｝……〔６〕 である。この電圧VCを初期電圧として、コンデ
ンサC1の充電を開始することになる。t3より以降
のコンデンサC1の電圧は VC＝（VDD−VD−VC）｛１−exp（−ｔ
−t3／C1R1）｝＋VC……〔７〕 と表わされる。尚、〔７〕式でVC＝０としたもの
が〔３〕式に等しい。第１回目の焙焼と同様に、
〔７〕式のVCがVZ＋VBE(ON)になつた時点で予熱タ
イマーの動作が終了する。終了時刻をt4とする
と、t4は t4＝t3−C1R1 oge（１−VZ＋VBE(O
N)−VC／VDD−VD−VC）……〔８〕 で計算される。予熱終了後、メインタイマーMT
が作動し、時刻t5で２回目の焙焼を終了する。
〔３〕式〜〔８〕式に基き、コンデンサC1の電圧
波形の概略を表わしたのが第６図である。明らか
に１回目の予熱時間t1と２回目の予熱時間（t4−
t3）とを比較すると、２回目の方が短くなつてい
ることがわかる。
このように、予熱、焙焼、放置をくり返した時
の、放置時間と予熱時間の関係は第７図のように
なる。第７図は、C1＝100μF、R1＝1MΩ、R2＝
3.3MΩ、VDD＝13.48V VD＝0.58V VZ＝5.88V、
VBE(ON)＝0.64Vの条件下の実際の回路での特性で
ある。第７図の特性で、実際のオーブントースタ
ーの予熱タイマーとして用いると、メインタイマ
ーの同一の焙焼時間で、１枚目と２枚目以降が均
一化されることが確認されている。
の、放置時間と予熱時間の関係は第７図のように
なる。第７図は、C1＝100μF、R1＝1MΩ、R2＝
3.3MΩ、VDD＝13.48V VD＝0.58V VZ＝5.88V、
VBE(ON)＝0.64Vの条件下の実際の回路での特性で
ある。第７図の特性で、実際のオーブントースタ
ーの予熱タイマーとして用いると、メインタイマ
ーの同一の焙焼時間で、１枚目と２枚目以降が均
一化されることが確認されている。
第８図は本発明の他実施例を示し、第４図と異
なる点はトランジスタQ1のベース・エミツト間
に抵抗R4が入つたことと、ツエナーダイオード
ZD2を追加したことである。このようにすること
により、コンデンサC1の充電電流が安定化され
たツエナーダイオードZD2の電圧より供給される
ので、第４図に比べて予熱タイマーの精度が一層
向上する利点がある。(3)式、(4)式、(7)式、(8)式の
VDD−VDのかわりにツエナーダイオードZD2のツ
エナー電圧VZ2を代入すれば他は同じである。
なる点はトランジスタQ1のベース・エミツト間
に抵抗R4が入つたことと、ツエナーダイオード
ZD2を追加したことである。このようにすること
により、コンデンサC1の充電電流が安定化され
たツエナーダイオードZD2の電圧より供給される
ので、第４図に比べて予熱タイマーの精度が一層
向上する利点がある。(3)式、(4)式、(7)式、(8)式の
VDD−VDのかわりにツエナーダイオードZD2のツ
エナー電圧VZ2を代入すれば他は同じである。
尚、第８図に於いて、電源トランスT1が常に
動作状態にあるため、リレーRYの駆動電圧でヒ
ーターＨの通電の有無を発光ダイオードLEDに
て検出するようにした点が第４図のものと相違し
ている。
動作状態にあるため、リレーRYの駆動電圧でヒ
ーターＨの通電の有無を発光ダイオードLEDに
て検出するようにした点が第４図のものと相違し
ている。
第８図中、R5〜R13は抵抗器、R14は可変抵抗
器、R15は半固定抵抗器、ICは集積回路、C2〜C7
はコンデンサー、D2はタイオード、SSWはスト
ツプスイツチ、Q2，Q3はトランジスタである。
器、R15は半固定抵抗器、ICは集積回路、C2〜C7
はコンデンサー、D2はタイオード、SSWはスト
ツプスイツチ、Q2，Q3はトランジスタである。
〔効果〕
以上述べたように本発明によれば極めて簡単な
回路により、オーブン庫内の初期温度の高低にか
かわらず均一な焼き上り特性を得ることのできる
オーブン用予熱タイマーを実現することができ
る。従来方式では部品形状が大きくなり、価格が
高くついた欠点や、部品の相互バラツキにより予
熱タイマーそ誤差が生じた欠点は、本発明により
取り除くことが出来る。
回路により、オーブン庫内の初期温度の高低にか
かわらず均一な焼き上り特性を得ることのできる
オーブン用予熱タイマーを実現することができ
る。従来方式では部品形状が大きくなり、価格が
高くついた欠点や、部品の相互バラツキにより予
熱タイマーそ誤差が生じた欠点は、本発明により
取り除くことが出来る。
本発明によればさらに次の特徴がある。まず、
コンデンサC1の電圧がVZ＋VBE(ON)を越えて高く
なることはないので、コンデンサの耐電圧は低い
もので済む。即ち、従来方式ではコンデンサC1
の電圧は電源電圧付近まで上昇するのに比べて、
１／２〜2/3程度まで下げることができる。さらに、
リレーが１個だけで済むのでその分だけ消費電力
を下げることになり、エネルギー効果を高めるこ
とが出来るという顕著な効果を奏し得るものであ
る。
コンデンサC1の電圧がVZ＋VBE(ON)を越えて高く
なることはないので、コンデンサの耐電圧は低い
もので済む。即ち、従来方式ではコンデンサC1
の電圧は電源電圧付近まで上昇するのに比べて、
１／２〜2/3程度まで下げることができる。さらに、
リレーが１個だけで済むのでその分だけ消費電力
を下げることになり、エネルギー効果を高めるこ
とが出来るという顕著な効果を奏し得るものであ
る。
第１図はオーブンの各部の温度状態を近似する
電気的等価回路、第２図は第１図の等価回路の特
性図、第３図は従来オーブン用予熱タイマーの電
気回路図、第４図は本発明オーブン用予熱タイマ
ーの電気回路図、第５図は本発明オーブン用予熱
タイマーの等価回路図、第６図は本発明オーブン
用予熱タイマーに用いられるコンデンサの電圧波
形図、第７図は本発明オーブン用予熱タイマーの
予熱時間と放置時間との相関関係図、第８図は本
発明オーブン用予熱タイマーの他実施例図を示
す。 C1：コンデンサ、R1，R2，R3：抵抗器、D1：
ダイオード、ZD1：ツエナーダイオード、Q1：ト
ランジスタ、PS：直流電源回路。
電気的等価回路、第２図は第１図の等価回路の特
性図、第３図は従来オーブン用予熱タイマーの電
気回路図、第４図は本発明オーブン用予熱タイマ
ーの電気回路図、第５図は本発明オーブン用予熱
タイマーの等価回路図、第６図は本発明オーブン
用予熱タイマーに用いられるコンデンサの電圧波
形図、第７図は本発明オーブン用予熱タイマーの
予熱時間と放置時間との相関関係図、第８図は本
発明オーブン用予熱タイマーの他実施例図を示
す。 C1：コンデンサ、R1，R2，R3：抵抗器、D1：
ダイオード、ZD1：ツエナーダイオード、Q1：ト
ランジスタ、PS：直流電源回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ オーブン庫内の温度特性を、静電容量の端子
電圧特性で近似させることにより予熱時間を制御
し、オーブン庫内の初期温度に応じて予熱時間を
自動的に決定するオーブン用予熱タイマーにおい
て、 温度特性を近似するためのコンデンサと、直流
電圧回路より逆電流防止用ダイオードを介してコ
ンデンサを充電する第１の抵抗器と、コンデンサ
の端子電圧を検出するためのツエナーダイオード
及びトランジスタからなる電圧検出回路と、上記
コンデンサ電圧をオーブン庫内の温度特性に近似
させて放電させるために上記第１の抵抗器に直接
接続されて該第１の抵抗器とともに放電路を形成
する第２の抵抗器を設け、 上記ツエナーダイオードのツエナー電圧と上記
トランジスタのベース・エミツタ間のON電圧と
を加えた電圧をオーブン庫内のスレツシホールド
温度に相当した電圧に設定すると共に、上記コン
デンサの電圧が上記ツエナー電圧と上記トランジ
スタのベース・エミツタ間のON電圧とを加えた
電圧と等しくなる時間を予熱時間としたことを特
徴とするオーブン用予熱タイマー。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58031551A JPS59157711A (ja) | 1983-02-25 | 1983-02-25 | オ−ブン用予熱タイマ− |
| US07/014,080 US4742246A (en) | 1983-02-25 | 1987-02-03 | Preheat timer for use in oven |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58031551A JPS59157711A (ja) | 1983-02-25 | 1983-02-25 | オ−ブン用予熱タイマ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59157711A JPS59157711A (ja) | 1984-09-07 |
| JPH0326401B2 true JPH0326401B2 (ja) | 1991-04-10 |
Family
ID=12334320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58031551A Granted JPS59157711A (ja) | 1983-02-25 | 1983-02-25 | オ−ブン用予熱タイマ− |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4742246A (ja) |
| JP (1) | JPS59157711A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0634778B2 (ja) * | 1987-05-09 | 1994-05-11 | タイガー魔法瓶株式会社 | ト−スタ− |
| US5402708A (en) * | 1994-01-07 | 1995-04-04 | Black & Decker Inc. | Control for a toaster for varying the duration of the toasting cycle |
| CA2181842C (en) * | 1995-08-07 | 2007-03-06 | James R. Barger | Oven preheat countdown timer |
| US5844207A (en) * | 1996-05-03 | 1998-12-01 | Sunbeam Products, Inc. | Control for an electric heating device for providing consistent heating results |
| CA2239002C (en) * | 1997-06-12 | 2002-05-28 | Jack J. Carter | Precautionary timer for kitchen range surface elements |
| US6357343B1 (en) * | 1998-10-05 | 2002-03-19 | Nesco, Inc. | Toaster |
| US6198078B1 (en) * | 2000-01-11 | 2001-03-06 | Conair Corporation | Temperature control for a toaster oven |
| EP3400802A1 (en) * | 2017-05-08 | 2018-11-14 | Electrolux Appliances Aktiebolag | Method for controlling a cooking process in a cooking oven |
| US10865999B2 (en) | 2019-03-01 | 2020-12-15 | Midea Group Co., Ltd. | Targeted oven self-clean preheat temperature control |
| US11009238B2 (en) | 2019-03-01 | 2021-05-18 | Midea Group Co., Ltd. | Staged oven self-clean preheat temperature control |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3646560A (en) * | 1970-03-05 | 1972-02-29 | Multi Elmac Co | Two-terminal control circuit and power supply |
| US4110632A (en) * | 1976-08-05 | 1978-08-29 | General Electric Company | Device, method and system for controlling the supply of power to an electrical load |
| US4389599A (en) * | 1980-06-16 | 1983-06-21 | Tony Jabor | Light switch delay circuit |
| US4370125A (en) * | 1980-10-01 | 1983-01-25 | Emerson Electric Co. | Control system for blue-flame oil burner |
| JPS58173318A (ja) * | 1982-04-05 | 1983-10-12 | Tokyo Electric Co Ltd | オ−ブン用タイマ− |
| DE3230571A1 (de) * | 1982-08-17 | 1984-02-23 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Elektronischer zeitschalter |
| US4538074A (en) * | 1983-08-24 | 1985-08-27 | Healthcheck Corporation | Power switch |
-
1983
- 1983-02-25 JP JP58031551A patent/JPS59157711A/ja active Granted
-
1987
- 1987-02-03 US US07/014,080 patent/US4742246A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59157711A (ja) | 1984-09-07 |
| US4742246A (en) | 1988-05-03 |
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