JPS6349633A - 重量センサ付加熱調理器 - 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 本発明は食品の重量を検出しその重量に対応した最適調
理を実現する重量センサ付加熱調理器に関するものであ
る。

従来の技術 一般の重量センサ付加熱調理器はセンサ部およびそのセ
ンサからの出力を検出する検出回路の雰囲気の温度が調
理中、熱源によって変化する。更に大きな温度変化の要
因は四季を通じての気温の変化で、地域あるいは設置環
境による差はあるが、０〜３６°Ｃと非常に大きい。こ
の温度変化によって、センサおよび検出回路は温度ドリ
フトを出力値が変動することは避けられない。この温度
補償するためには、サーミスタのような感温抵抗素子を
用いることがごく一般的であった。

発明が解決しようとする問題点 ところがこのような温度補償の場合、センサ素子単体お
よび検出回路を構成している電子回路の構成部品側々の
温度ドリフトの温度特性の許容差に関しては補償するこ
とはできない。すなわち部品人１１人２９人５・・・・
・・、Ａｎがあり、それぞれの温度変化に対する許容差
をＡ１±ｄ１１人２±ｄ２．Ａ３±ｄ３＋・・・・・・
、ムｎ±ｄｎとすると、トータルの温度特性人ｔｏｔａ
ｌ　は、 Ａｔｏｔａ１＝　（人１＋Ａ２＋人ｓ　−・・＋Ａｎ）
±ｍ丁＝１７となり、たとえ、−（人１＋人２＋人３・
・・・・・十人ｎ）という逆の温度特性の感温素子を選
択し温度補償を行な・たとしても±ｍ＝、、、、、ａ　
Ａ−のばらつきは依然として存在することになる。これ
については、部品それぞれについて温度ドリフトの温度
許容差の少ないものを選ぶ必要があり、コスト的にも非
常に大きな問題となっていた。しかし、たとえ部品を選
択したとしてもこのばらつきを完全になくすことは不可
能であった。

またその他にも、連続調理時の煮こぼれ等による食品あ
るいは水の食品皿への残存、経時変化に伴う食品の食品
皿への固着によって重量の０点がずれるという問題があ
った。

本発明はこのような従来の問題点を解消するものであり
、温度変化によって生じる重量の測定誤差および食品の
汚れ等によるオフセット誤差を解消し、加熱調理器とし
て最適な零点補正機能を提供するものである。

問題点を解決するだめの手段 本発明の重量センサ付加熱調理器は重量センサおよびそ
の出力信号を処理する重量センサ回路によって検出した
重量が所定重量以下でかつ所定時間微小重量変化が継続
した場合その重量をリセットし新しいＯｇ重量点とする
構成としたものである。

作用 本発明の重量センサ付加熱調理器は、調理加熱。

気温の変化あるいは残存食品によって生じたオフセット
成分が所定重量以下であればリセノ）しかつそのリセッ
ト動作については微小重量変化がその所定重量範囲で一
定時間継続した場合に限定しているため、食品の載置あ
るいは搬出時の過渡的な状態を誤ってリセットするとい
う現象もまったく生じず、目的とするオフセット成分の
みを確実にリセットすることができる。

実施例 以下、本発明の一実施例の重量センサ付加熱調理器を図
面を参照して説明する。第３図は本重量センサ付加熱調
理器の前面よりの斜視図、第４図は全体の簡易的な構成
を示す簡易構成図である。

１は食品を載置するための開閉自在のドア、２は任意の
調理カテゴリー、調理の開始・終了を選択するためのキ
ー人力部、３は食品、４は食品を収納するだめの加熱室
、５は食品を載置し均一に加熱するため回転可能となっ
たターンテーブル、７はターンテーブル６の軸６に伝達
された食品３の荷重を静電容量にと変換するための重量
検出部である。重量検出部７が出力する静電容量はイン
ターフェイス回路８によってマイクロコンピュータ９が
解析可能な物理量である周波数へと変換される。マイク
ロコンピュータ９は種々の働きをし、本体のシステム全
体を制御する主制御機能、インターフェイス回路８から
の信号の周波数を検出するカウンタ機能、検出した周波
数から重量を計算する機能、あるいはＡ／Ｄ変換機能と
多様のタスクをタイムンエアリングで実行している。

１３は加熱室４内に高周波エネルギーを供給する高周波
発振管マグネトロン、１４はマグネトロンをドライブす
るための高圧直５ｆｆ、電圧を発生するマグネトロン駆
動回路、１５は商用電源である。

マイクロコンピュータ９はリレー１２’ｉＯＮ、ＯＦＦ
してマグネトロン１３の出力を制御し、食品３の加熱具
合いを加減している。

第５図は本重量検出機能付加熱調理器の側面よりの断面
図、第６図は重量検出部の本装置正面よりの部分断面図
である。食品３の荷重は軸６を通じ後述するロバ−パル
機構の働きとより、軸６のスラスト方向に全荷重が集中
する構成となっている。これはすでに秤りの分野におい
ては公知となっている技術である。ロバ−パル機構１６
は平行保持金具１７、ロバ−パル機構取り付は金具１８
、可動金具１９およびそれらを互いに連結しかつ連結部
分が円滑に摺動するよう、ロバ−パル連結軸２０によっ
て、適度のクリアランスをもって連結されている。また
ロバ−パル機構取り付は金具１８は、加熱室４の底部に
図に示すように固定されている。従って可動金具１９は
鉛直方向に自在に運動することができる。その鉛直方向
に運動可能な可動金具１９には、軸６が貫通し、しかも
可動金具１９の一部番（取り付けられた軸受はベース２
１によす支持され、かつ、ターンテーブル５を回転し加
熱むらをなくす目的から、ターンテーブルモータ２２に
取シ付けられた歯車人２３が軸ｅに取９つけられた歯車
Ｂ２４を回転しターンテーブル５を回転する構成となっ
ている。ロバ−パル機構１６の働きにより鉛直方向に伝
達された荷重は、ダンパーバネ２６を介して重量センサ
素子２６の表面に固定された加圧ポイント２アに加えら
れる過大重量が印加されるとストッパー３５がマウント
ベース３１に当たり、センサを保護する。次に、重量セ
ンサ素子２６の構造および原理を示すと、一対のセラミ
ック基板２８の表面にスクリーン印刷等によって形成さ
れた電極２９が、ガラス等によって形成された電極スペ
ーサ３０によって微小間隔で対向した構成となっており
センサベース３１に固定されている。加重ポイント２７
によって加えられた荷重によって上側のセラミック基板
２日が撓み電極２９間の距離が変化するため、食品の荷
重の大きさにより、電極間距離が変化し、電気的特性と
して静電容量が変化することになる。この静電容量の変
化はリード線３２によって外部のインターフェイス回路
８に引き出される。なお、３３は外部に浮遊する静電容
量による容量変動の影響を少なくするだめの金属性のセ
ンサカバーである。このように静電容量として検出され
た荷重はインターフェイス回路８によってマイクロコン
ピュータ９が検出可能な電気量である周波数へと変換さ
れる。第７図にインターフェイス回路８の回路図を示す
。構成としてはオペアンプＯＰ１の積分回路と、オペア
ンプＯＰ２のコンパレータ回路からなる非安定マルチバ
イブレータ回路である。

いまコンパレータ回路の出力が′Ｈ”レベルであったと
する。すると抵抗Ｒ６を通じてツェナーダイオードＺＤ
１　、Ｚｎ２に電流が供給され、ツェナーダイオードＺ
Ｄ１によシ人魚の電圧は定電圧ｖＨとなる。コノ電圧は
抵抗Ｒ３，Ｒ４，ＶＲｌ　。

ＲによってオペアンプＯＰ１の反転端子に入力される。

このオペアンプＯＰ１は出力をセンサ素子よりなるコン
デンサにより出力がネガティブフィードバックされてお
シ、反転端子はグランド電位て接続された非反転端子に
イマジナルショートされていることになる。従ってオペ
アンプＯＰ２の”Ｈ”出力時には抵抗ＲＫは、抵抗Ｒ３
，ＶＲｌ　。

Ｒ４，Ｒで決定される定電流が流れ、Ｂ点の電位は下が
り続け０点の電位がグランド電位に達するとコンパレー
タ回路は反転しオペアンプＯＰ２の出力は反転しＬ″と
なる。ｌ（Ｌ　Ｉｔになると逆方向に抵抗Ｒに定電流が
流れ同様の動作を繰り返し人魚にはＣの容量によって周
波数が可変する矩形波信号が発生する。さらにその信号
は抵抗Ｒ６゜Ｒ６、スイッチング用のトランジスタＴｒ
＋　）ランジスタの逆電圧保護用のダイオードＤ１によ
って、マイクロコンピュータの信号レベルと変換され入
力される。インターフェイス回路の発振周波数ｆは ＶＬはコンパレータのＬ′”出力 ｖバはコンパレータの”Ｈ”出力 で表わされる。従って、食品の荷重による、重量センサ
素子２６の容量の変化により発振周波数が変化すること
になる。第８図乙に食品の重量とセンサ素子静電容量の
関係、ｂにセンサ素子静電容量とインターフェイス回路
８の発振周波数の関係、Ｃに食品の重量とインターフェ
イス回路８の発振周波数の関係を示す。

Ｃは重量Ｗ１周波数ｆ、ｉＬ、Ｃを定数とするとｗ＝ａ
ｆ＋ｃ となる関係式となっている。次にどのように本装置が重
量を算出するかを、第９図のフローチャートに従って説
明する。マイコン９は内部Ｋ、ＣＰＨの仕事とは無関係
に外部信号クロックによって動作するフリーランニング
カウンタを内蔵している。

この機能はセンサの多用化にともない昨今マイコンのオ
プション機能として非常に一般化しつつあるものである
。ここでの、フリーランニングカウンタはインターフェ
イス回路８からの信号をカウントし周波数を検出する周
波数カウンタである。

次にアルゴリズムを説明する。まず、周波数カウンタを
初期化し起動をかけると周波数カウンタは外部信号によ
って動作を開始して、を秒間のインターパル後、停止す
る。この時の周波数カウンタの値が信号の周波数であり
、計算用レジスタＸへロードされた後、ｗ＝ａｘ＋ｃの
計算を実行し重量Ｗを算出する。もし重量Ｗが所定重量
−Ｗφｇから＋Ｗφｇの範囲内にあれば、タイマ用レジ
スタはインクリメントされ逆に範囲外にあればリセット
される。従ってこのタイマ用カウンタは、重量Ｗが−Ｗ
φｇ≦Ｗ≦Ｗφｇの範囲内に継続して存在するかぎりイ
ンクリメントされ続け、ｎ回目となった時点でｃ−ｗの
演算を行ない新しいＣとすることによって、その時点の
状態を重量零の状態とする。次にこのアルゴリズムが実
使用においてどのような効果をもたらすかを第１図を用
いて説明する。

ａ図に示すように調理が実行されると徐々にセンサ素子
２６およびインターフェイス回路８の雰囲気の温度が上
昇する。それにともなった温度ドリフトによってインタ
ーフェイス回路８の出力信号の周波数はｂ図に示すよう
に変化し結果として０図のようにあたかも重量変化が生
じたかのような現象が現われる。そしてｔｎｎ後後はＷ
ｎｇの０点ドリフトとなって、その時点での重量の測定
の際にはＷｎｇの誤差が発生することになるが、本発明
では所定重量以下の重量が所定時間微小変化した時、強
制的ＫＩＪセットする構成となっているため誤差はほと
んど発生しない。

その他の例を第２図を用いて説明する。ａ図に示すよう
に、調理による加熱が行なわれたとする。

λ点で食品が載置されるがリセットが許容される重量の
上限Ｗφｇ以上の重量であるため、以後、温度Ａ−Ｂ間
では微小変動が所定時間継続してもリセットの機能は働
かない。これによってＡ〜Ｂ間では温度ドリフトによる
測定誤差は発生するが、食品の加熱時の水分の蒸発てよ
る重量変化を誤ってリセットしてしまうという現象は発
生しない。

調理がＢ点で終了し食品が搬出されると、Ａ〜Ｂ間で発
生した温度ドリフトによる誤差重量Ｗ６ｒｒが残存する
。しかし−ＷｅｌｒｒがＷφ　以下であれば、所定時間
経過後、リセットされ新して零重量点となる。ここにお
ける所定時間の意義について述べておく。いま仮定とし
て食品皿５が載置實れていない状態であったとする。調
理者は食品皿５に食品を載置しそれらを載置台３４に載
せる。この動作はしばしば行なわれると思われる。しか
し、第９図に示す周波数カウンタの起動とうまく同期し
て載置されることはありえないため、どうしてもｔ秒間
のインターバル間に載置されその期間のデータについて
過渡的に実重量以下の重量として検出してしまう。この
過渡的な重量が前述した所定重量範囲内に入る可能性も
大いにあり、いくらかの継続時間を考慮せずその過渡的
重量値をリセットすればそのリセット分が誤差として生
じてくることになる。従って、このような使用方法の場
合には誤差はひんばんに発生することが予想されるため
、少なくとも１〜２データのアクイジション時間微小変
化が継続したことを確認してリセットするか否かを判断
することはこのような誤差をなくすという点で大いに意
味があることがわかる。

以上説明してきた構成により気温の変化などの環境温度
によって発生する温度ドリフトは逐次補正が行なわれ０
点のズレは生じない。また加熱調理中、発生する温度ド
リフトによる誤差も食品を搬出した後しばらくすればリ
セットされ０点は復帰する構成となっているため、特に
加熱調理器で間厘となる温度ドリフトの影響をまったく
うけない非常に信頼性の高い重量センサを提供すること
ができる。

発明の効果 以上のように本発明の重量センサ付加熱調理器は、重量
センサ回路の検出する重量が所定範囲内でかつ所定時間
微小重量変化が継続した場合その重量をリセットし新し
い零重量点とするものであり四季を通じての気温変化に
よって温度ドリフトが発生し０点がずれるという問題は
まったく発生しない。また調理時に生じる重量センサ近
傍の急激な温度上昇に関しても、調理後食品が取り出さ
れた時点から瞬時に０点復帰するため、連続的に使用さ
れた時も何ら問題は生じない。特に従来から、重量セン
サおよびその周辺回路については熱源から離れた温度の
影響のうけにくい場所に配置するのが一般的であったが
、本発明の場合、温度に対して非常に有利な特徴をもっ
ているため比較的熱源および加熱室に接近した位置に配
置でき本体装置全体の大きさをよりコンパクトに設計す
ることが可能となり、温度に対する信頼性はもちろんの
こと外観上も大きなメリットとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における重量センサ付加熱調
理器の温度補償機能を示す原理図、第２図も同じく温度
補償機能を示す原理図、第３図は本発明の重量センサ付
加熱調理器の前面よりの斜視図、第４図は本発明の重量
センサ付加熱調理器の構成を示す簡易ブロック図、第５
図は本発明の重量センサ付加熱調理器の側面よりの断面
図、第６図は本発明の重量センサ付加熱調理器の重量検
出部付近の正面よりの断面図、第７図は本発明の重量セ
ンサ付加熱調理器のインターフェイス回路の回路図、第
８図は本発明の重量センザ付加熱調理器の重量検出原理
を示す原理説明図、第９図は本発明の重量センサ付調理
器のマイクロコンピュータにおける周波数検出のアルゴ
リズムを示すフローチャートである。 ７・・・・・・重量検出部、８・・・・・・インターフ
ェイス回路、９・・・・・・マイクロコンピュータ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第　
１　図 １　　　　　畝） 肩；７数変化 皇！ 第２図 第３図 第　５　図 第６区

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加熱室と、前記加熱室内の食品を加熱する加熱手段と、
   食品の重量を検出する重量センサと、前記重量センサの
   出力信号を処理し重量を算出する重量センサ回路と前記
   重量センサ回路の検出した重量に応じて前記加熱手段を
   制御し自動加熱を行なう制御回路とを備え、前記重量セ
   ンサ回路の検出する重量が所定範囲内でかつ所定時間所
   定量以下の微小重量変化が継続した場合その重量をリセ
   ットし新しい零重量点とする構成とした重量センサ付加
   熱調理器。