JPH0744906B2 - 加熱調理装置における温度制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は製パン機、オーブンレ
ンジ等の加熱調理装置における温度制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば製パン機における焼き釜内の温度
制御は次のようにして行っている。すなわち、図３に製
パン機の構造を略示したように、パン材料を水などと共
にこね上げたドウを焼く焼き釜（１）は、パン材料をこ
ねるこね羽根（２）が底部に設けられるこね容器と兼用
され、この焼き釜（１）の外周下方にヒーター（３）が
配置されている。そして、焼き釜（１）内の温度制御
は、焼き釜（１）の収容庫外壁に固定されたサーミスタ
等の温度センサー（４）でもって間接的に検出すること
により行われる。（５）はこね羽根の駆動用モータであ
る。

【０００３】すなわち、温度センサー（４）で検出した
温度データはマイコンを搭載した制御装置（６）内に取
込まれ、該制御装置（６）では、パン焼き時には焼き釜
（１）内を所望の目標温度（ｔ1）にするべく、取込ん
だ温度データがある設定温度（ｔ0）へ到達するまでヒ
ーターオンを続け、設定温度に到達するとヒーターをオ
フし、その後焼き釜内温度が余熱によりタイムラグをも
って上昇を続けた後、ヒーターが既にオフしているので
焼き釜内温度が下降を始め、センサーによる検出温度が
再び設定温度（ｔ0）に到達した時点でヒーターをオン
する制御を行っている。つまり、常に設定温度（ｔ0）
を基準にしてヒーターをオンオフしている。設定温度
（ｔ0）は焼き釜内温度を所望の目標値（ｔ1）（例えば
１５０度）にもたらすための温度であり、通常若干高目
の温度（例えば１８０度）に設定してある。

【０００４】上記制御を図示すると、図４のようにな
る。すなわち、図４の（ａ）は温度センサー（４）の検
出値の変化を示し、（ｂ）は実際の焼き釜（１）内の温
度の推移を示し、（ｃ）はヒーター（３）のオンオフ切
換タイミングを示している。図４の（ａ）と（ｃ）から
分かるように、ヒーター（３）がオンされた後温度セン
サー（４）の検出値が制御装置（６）内に記憶してある
設定温度（ｔ0）に達すると、ヒーター（３）が制御装
置によってオフされ、このヒーターオフによっても庫内
温度はしばらく上昇を続けるので、温度センサー（４）
の検出値も上昇を続け、その後下降する。そして、下降
を続けて温度センサー（４）検出値が再び設定温度（ｔ
0）に達すると、ヒーター（３）が再びオンされて加熱
が始まり、温度センサー（４）の検出値もしばらくは下
降を続けるが、そのうち底をうって上昇に転じる。以
後、同様の制御を行う。上記のように、従来の温度制御
は温度センサー（４）の検出値が設定値（ｔ0）を横切
るタイミングで、ヒーター（３）をそれぞれオンオフさ
せていたので、どうしても実際の庫内温度は図４（ｂ）
のように、目標値（ｔ1）に対して振幅の大きな変動を
起こすことになり、安定しない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の従
来制御で発生する調理庫内の温度変動幅を可及的に低減
する新規な制御方法を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の温度制御方法
は、ヒーターのオンによるセンサー検出温度の上昇が、
その後ヒーターをオフすることによりタイムラグをもっ
て下降へ転じた時点を検出し、該時点より以後であっ
て、少くともセンサー検出温度が、庫内温度の目標値に
相当するセンサー検出温度の設定値にまで下降するより
も早い時点で再びヒーターをオンすることを提案するも
のであり、上記ヒーターオンは、センサー検出温度がタ
イムラグをもって下降へ転じた時点の直後に行うように
してもよい。さらに、再びオンになる時のヒーターの通
電状態は、オンオフを交互に繰返す間欠オン状態になす
ことも併せて提案する。

【０００７】

【実施例】この実施例の加熱調理装置は図３の製パン機
と同様とし、以下の実施例説明は制御装置（６）につい
ての本案に特有の構成および作用を説明する。すなわ
ち、図１に示したように制御装置（６）内のマイコン
（７）の入力ポート（Ｐ00）（Ｐ01）にそれぞれ抵抗
（Ｒ１）（Ｒ３）、トランジスタ（Ｔｒ１）（Ｔｒ２）
および抵抗（Ｒ２）（Ｒ４）を介してサーミスタからな
る温度センサー（４）を接続してある。（Ｂｖ）は基準
電圧、この例では５ボルトである。

【０００８】ポート（Ｐ00）（Ｐ01）を２つ使用してい
るのは、抵抗（Ｒ１）〜（Ｒ４）の値を変えることによ
って、センサー（４）の抵抗値が同一であっても、各ポ
ート（Ｐ00）（Ｐ01)に入力する電圧を異らせ、換言す
ればセンサー（４）の抵抗値が異るレンジであっても各
ポート（Ｐ00）（Ｐ01）に入力する電圧としては同一レ
ベルとすることによって、マイコン（７）内のルックア
ップテーブル（後述）のデータを変更せずとも、１つの
センサー（４）でポート（Ｐ00）（Ｐ01）を切換えるこ
とにより異るレンジの温度を計測しうるようにしてい
る。すなわち、温度センサー（４）の抵抗値が変わる
と、入力ポート（Ｐ00）（Ｐ01）に加わる電圧値が変化
し、この電圧値をマイコン内でディジタル化して、後述
のルックアップテーブルを参照してセンサー（４）によ
る検出温度を判断するのである。但し、以下の説明にお
いては入力ポート（Ｐ00）の方についてのみ説明する。

【０００９】一方、マイコン（７）の出力ポート（Ｐ２
０）には抵抗（Ｒ５）（Ｒ６）およびトランジスタ（Ｔ
ｒ３）を介してヒータ制御用のリレー（ＲＬ）が接続し
てあり、該出力ポート（Ｐ２０）からの信号出力がオン
オフ（ハイ、ロー）することにより、ヒーター（３）が
オンオフされる。また、マイコン（７）内のＲＯＭには
図５に示したような、センサー（４）の各温度に対応す
る入力ポート（Ｐ00）の電圧値および各電圧値を２５６
ビットに分割したディジタル値が記録されたルックアッ
プテーブルが設けてある。

【００１０】すなわち、例えば今、入力ポート（Ｐ00）
に0.405ボルトが加わっているとすると、Ａ／Ｄ変換に
よりこの電圧値はディジタル値「１５」とされ、マイコ
ン（７）により現在のセンサー（４）検出値は「１５」
として認識されるが、実際のセンサー検出温度はセッ氏
２１７度である。したがって、このテーブルによれば、
ヒーターオン時にセンサー（４）付近の温度が上昇すれ
ば、マイコン（７）が認識するディジタル値としては
「１Ｃ」「１Ｂ」「１Ａ」〜「１６」「１５」のように
順に変化していく。

【００１１】そして、この実施例ではマイコン（７）が
入力ポート（Ｐ00）の電圧値を取込む動作は、後に詳述
する温度データの山のピークあるいは谷のピークを検出
するために、１回あたり数マイクロ秒のごく短い間隔を
おいて各３回データ取込みを行っている。

【００１２】次に、図６のフローチャートと図２に基づ
いて、この実施例の制御動作を説明する。すなわち、製
パン機ではパン材料のこね温度、発酵温度は２８度程度
の比較的低い温度であるが、製パンの工程が焼きの工程
に入いると、ヒーター（３）は連続的にオンされ（図２
（ｃ）の矢印Ａ）、焼き釜（１）内温度が急速に上昇
し、それと共にセンサー（４）による検出温度も急速に
上昇する。この間にもマイコン（７）は入力ポート（Ｐ
00）あるいは（Ｐ01）の入力データからセンサー（４）
による検出温度をデジタル値として取込んでいる。な
お、この実施例では焼き釜内の目標温度（Ｔ１）は１５
０度、この目標温度（Ｔ１）に相応するセンサー検出温
度の設定値（Ｔ０）は１８０度としている。

【００１３】そして、センサー検出温度が設定値（Ｔ
０）に達したならば（Ｓ−１）、当該到達が１回目の到
達かどうか判断し（Ｓ−２）、１回目ならばヒーターを
オフする（Ｓ−３）。このヒーターオフによっても、セ
ンサー検出温度は設定値（Ｔ０）を越えてしばらく上昇
を続けある時間後に上昇から下降へと転じる。マイコン
（７）はこの下降へと転じる時点を、後に詳述するフロ
ー（図７）でもって検出し（Ｓ−４）、この下方転換点
（温度山のピークという）が過ぎた以後、この転換点で
のセンサー検出温度より温度が１単位下がれば（つま
り、テーブルのディジタル値で言えば１ビット大になれ
ば）、再びヒーターをオンする（Ｓ−５）。１ビットの
変化は通常瞬時に生じるが、この設定は１ビット以外２
ビット以上の任意のビットとすることができる。また、
この際のヒーターオンはいわゆるデューティー比を有し
たオン状態とするようになっている（図２（Ｃ）の矢印
Ｂ）。この実施例では４秒オン、６秒オフを繰返すデュ
ーティー比としているが、後に詳述するようにタイマー
の設定を変更することにより任意のデューティー比とす
ることができる。

【００１４】そして、上記ヒーターオンにより庫内は再
び加熱されるが、センサー検出温度は直ちには上昇に転
じず、ある時間下降を続けた後、温度の谷のピークを経
て（Ｓ−６）上昇へ転じ再び設定温度（Ｔ０）に到達し
た時点で（Ｓ−７）、ヒーターをオフする（Ｓ−８）。
このヒーターオフによってもセンサー検出温度は直ちに
は下降に転じず、あるタイムラグをもって下降へ転じる
ので、この２回目の山のピークを検出して（Ｓ−４）、
この検出時の温度から温度が１単位下がった時点で、再
びヒーターをオンする（Ｓ−５）。この２回目以降のヒ
ーターオン（図２（Ｃ）の矢印Ｃ）もデューティー制御
である。

【００１５】次に、上記工程（特に温度の山のピークを
検出する工程とデューティー加熱の工程）の詳細を、さ
らに別のフローチャートにより説明する。すなわち、図
７と図８に分けて当該フローを示す。このフローチャー
ト中ではフラグ（Ｆ０）とフラグ（Ｆ１）が用いられて
いるが、フラグ（Ｆ０）は検出温度が設定温度（Ｔ０）
に達したら「１」が立つフラグであり、フラグ（Ｆ１）
は検出温度がピーク（Ｔｍａｘ）に到達したら「１」が
立つフラグである。

【００１６】まず図７のフローにおいて、センサー検出
温度が設定温度（Ｔ０）に達したかどうか判断し（Ｋ−
１）、達していないなら、さらに検出温度が設定温度
（Ｔ０）より大かどうか判断し（Ｋ−２）、検出温度の
方が未だ設定値（Ｔ０）より小ならば、さらに加熱を続
行するべくヒーターオンを続ける（Ｋ−３）。上記ステ
ップ（Ｋ−２）で検出温度の方が大と判断されれば、前
記フラグ（Ｆ０）を立て（Ｋ−４）、ヒーターをオフす
る（Ｋ−５）。この工程は図６のステップ（Ｓ−３）に
相当する。

【００１７】そして、ステップ（Ｋ−４）でフラグ（Ｆ
０）がセットされたならば、次にはステップ（Ｋ−１）
で設定値に達したと判断されるので、検出温度のディジ
タルデータを前述の通り３回続けて読み込む（Ｋ−
６）。読込んだ３つのデータは、３回の読み込み時間間
隔がきわめて短いので、通常同一のデータとなる（例え
ば「１Ａ」「１Ａ」「１Ａ」）が温度が急上昇している過程あ
るいは温度がちょうどピークを越える過程では１つまた
は２つのデータが他のデータと異る場合が生じる。（例
えば「１６」「１６」「１５」あるいは「１７」「１
６」「１７」）。温度がピークを越える時点を検出する
には、データが上記の後者の並びとなったことを検出で
きれば良いので、まず３回のデータが一致するかどうか
判断し（Ｋ−７）、３回共、同一ならＲＡＭ内の参照す
べきデータを１ビットだけ繰上げる（Ｋ−８）。そし
て、３回のデータが一致しなかったなら、この１ビット
繰上げたデータが３回のデータの中に存在するかどうか
判断する（Ｋ−９）。

【００１８】つまり、例えば今、検出したデータが「１
６」「１６」「１６」なら参照データとしてマイコンの
ＲＡＭ内に「１５」を記憶し次に読込んだ３回のデータ
が例えば「１６」「１６」「１５」なら上位データが有
ることになり、この場合は検出温度としてはまだ上昇中
であるので、再びステップ（Ｋ−１）へ戻り、次に読込
んだ３回のデータが例えば「１６」「１７」「１７」な
らば、上位データは無く、検出温度としては下降を示し
ていることになるので、温度のピークと判断し、続いて
図８のヒーターオンのためのフローへと移行する。

【００１９】図８のフローではステップ（Ｋ−１０）に
おいて、前記フラグ（Ｆ１）が立っているかどうか判断
し、通常最初は「０」であるので、続いてステップ（Ｋ
−１１）でフラグ（Ｆ１）に「１」を立て、フラグ（Ｆ
１）が立ったならば、次回のステップ（Ｋ−１０）では
「ノー」と判断されて、ステップ（Ｋ−１２）において
次の判断がなされる。なお、「Ｔｍａｘ」は上述のステ
ップ（Ｋ−９）において、温度がピークとなったと判断
された時点でのディジタル値（上記の例では「１６」）
である。

【００２０】すなわち、ステップ（Ｋ−１２）では、現
在の検出データが上記「Ｔｍａｘ」より１ビット以上大
かどうか判断し、「ノー」であるなら図７のフローチャ
ートのＡへ移行し、「イエス」の場合（つまり、検出温
度がピーク温度よりも僅か下がった場合）は、続いてス
テップ（Ｋ−１３）で温度が谷のピークかどうか判断し
て、谷に到達していなければ所定のデューティー比を有
するヒーターオン制御（ＤＣ）へ移行する。続いて、こ
のヒーターオン制御（ＤＣ）について説明する。

【００２１】すなわち、ステップ（Ｋ−１４）でヒータ
ーオフのタイマーがタイムアップしているかどうか判断
し、タイムアップしていなければヒーターオフし（Ｋ−
１５）、タイムアップしていれば、当該ヒーターオフタ
イマーをセットし直すと共にスタートをかけ（Ｋ−１
６）、続いてヒーターオンのタイマーがタイムアップし
ているかどうか判断し（Ｋ−１７）、タイムアップして
いなければヒーターをオンする（Ｋ−１８）。ステップ
（Ｋ−１７）でヒーターオンタイマがタイムアップして
いるなら、続いてヒーターオンタイマをセットし直すと
共に、スタートをかける（Ｋ−１９）。

【００２２】この例では、上記ヒーターオンタイマは４
秒にセットされ、ヒーターオフタイマは６秒にセットさ
れることは前述の通りである。したがって、このヒータ
ーオン制御（ＤＣ）（ステップＫ−１４からＫ−１９）
を繰返すと、４秒のヒーターオンと６秒のヒーターオフ
とのデューティー加熱が実行される（図２（Ｃ）の矢印
ＢおよびＣ）。なお、前述の通り上記ヒーターオンタイ
マおよびヒーターオフタイマのセット時間はマイコン
（７）により任意に設定できるので、上記デューティー
比を変更することは容易にできる。そして、デューティ
ー比をヒーターオン時間の割合いが大の方へ変更するこ
とによっては、ヒーターの元々のワット数に関わらず、
加熱が急速になるので、センサー検出温度の下降の傾斜
をより緩かにできるが、余熱熱量が大になるので次に温
度が上昇へ転じた後の温度上昇の抑制が効きにくくな
る。反対に、デューティー比をヒーターオフ時間の割合
いが大の方へ変更することによっては、加熱が緩慢とな
るので、センサー検出温度の下降時の谷の温度はより低
くなるが、上昇へ転じた後の温度上昇の制御はやりやす
くなる。

【００２３】また、上記条件を考慮して、前記「Ｔｍａ
ｘ」がより高い温度であったならば、デューティー比を
ヒーターオフ時間の割合いがより大きい比に変更し、
「Ｔｍａｘ」が比較的低い温度であったならば、デュー
ティー比をヒーターオン時間の割合いがより大きいもの
に変更する、デューティー比変更手段（８）をマイコン
（７）内に備えてもよい（図１０）。

【００２４】いずれにしても、上記のようにしてデュー
ティー加熱を続けると、検出温度の下降はある時点で底
をうつので（例えば１４０度）、当該温度の谷のピーク
をステップ（Ｋ−１３）で検出し、谷のピークを検出し
たならば、次のステップ（Ｋ−２０）で前記フラグ（Ｆ
０）を「０」へリセットする。そして、さらにデューテ
ィー加熱を続けた後、検出温度が設定温度を越えた時点
で（ステップＫ−２）、フラグ（Ｆ０）が再び「１」と
され（ステップＫ−４）、ヒーターがオフされる（ステ
ップＫ−５）。

【００２５】以上の説明では、デューティー加熱が、温
度の山のピークを検出した直後に開始され、その後一旦
温度が底をうって再び上昇をして検出温度が設定温度に
到達した時点で停止する制御を行っていたが、デューテ
ィー加熱の停止時点は温度の谷のピークを検出した直後
としてもよい。その場合のフローチャートを図９で説明
する。

【００２６】すなわち、図９における図８のフローチャ
ートと異るところは、ステップＳ−６ａとＳ−７ａであ
って、ステップＳ−６ａでは検出温度が谷のピークに到
達したかどうかを判断しており、「イエス」ならば次に
検出する検出温度データが当該谷のピーク時の検出温度
よりも１単位上昇した時点でヒーターをオフしている。
検出温度の谷のピークの検出は、図７のフローチャート
とほぼ同様のフローで行え、上位データとしてディジタ
ル値を−１した値を参照データとすれば良い。また、ス
テップＳ−７ａにおけるヒーターオフのタイミングは、
検出データのディジタル値が、谷のピーク時のディジタ
ル値よりも１ビットだけ小さな値となった時点である
が、この１ビット小は２ビット以上の任意のビット数に
変更できる。

【００２７】いずれにしても、上記制御を行うと、セン
サー検出温度の振幅は図２の（ａ）のように漸減してい
き、焼き釜（１）内の温度も目標温度（Ｔ１）へ徐々に
収れんしていく。そして、特に自動製パン機のように、
こね、発酵行程での比較的低い温度から、焼き行程での
高温へと急に目標温度を変える必要がある調理装置で
は、目標の高温へ昇温した際の温度のオーバーシュート
が特に顕著に表われやすいのであるが、この発明の制御
方法では当該オーバーシュートも良好に低減できる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、この発明に係る温度制御
方法では、加熱調理庫内の温度を可及的に振幅少く目標
温度にもたらすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る温度制御装置のハード構成を
示す図。

【図２】 同じくこの発明の温度制御方法を示す説明
図。

【図３】 この発明の方法を実施する加熱調理装置の１
例としての製パン機の断面図。

【図４】 従来の温度制御方法を示す説明図。

【図５】 マイコン内のテーブルを示す図。

【図６】 この発明に係る一実施例方法を示すフローチ
ャート。

【図７】 同じくフローチャート（主に温度ピークの検
出部分）

【図８】 同じくフローチャート（主にデューティー加
熱の制御部分）。

【図９】 他の実施例方法を示すフローチャート。

【図１０】 デューティー比をピーク温度の高低により
変化させる場合のマイコン内のブロック構成を示す図。

【符号の説明】

（１）焼き釜 （３）ヒーター （４）温度センサー （６）制御装置 （７）マイコン （Ｔ０）設定値 （Ｔ１）目標値 （Ｔｍａｘ）ピーク温度 （ＤＣ）ヒーターオン制御

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱調理庫内の温度をセンサーで検出
   し、その検出値に基づいて該調理庫内を加熱するヒータ
   ーをオンオフ制御して調理庫内の温度を目標値にもたら
   す制御方法において、ヒーターのオンによるセンサー検
   出温度の上昇が、その後ヒーターをオフすることにより
   タイムラグをもって下降へ転じた時点を検出し、該時点
   より以後であって、少くともセンサー検出温度が、上記
   庫内温度の目標値に相当するセンサー検出温度の設定値
   にまで下降するよりも早い時点で再びヒーターをオンす
   ることを特徴とする加熱調理装置における温度制御方
   法。
2. 【請求項２】 上記ヒーターをオフすることによりセン
   サー検出温度がタイムラグをもって下降へ転じた時点を
   検出し、該時点の直後に再びヒーターをオンする請求項
   １に記載の加熱調理装置における温度制御方法。
3. 【請求項３】 上記センサー検出温度がタイムラグをも
   って下降へ転じた時点を検出した後、再びオンするヒー
   ター通電状態は、オンとオフを交互に繰返す間欠オン状
   態である請求項１または２に記載の加熱調理装置におけ
   る温度制御方法。