JPS6243101B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は高周波加熱装置に関するものである。

従来の技術 最近、Microwave ovenのシーケンスをマイコ
ンで制御するものが製品化されているが、マイコ
ンによる加熱調理モードの設定は使用者が加熱出
力や加熱時間を複数個からなる加熱出力の設定キ
ーあるいは加熱時間設定キーを操作しなければな
らず、設定操作が複雑で使い勝手の悪いものであ
つた。

そこで例えば米国特許第4097707号明細書に開
示されているように湿度センサーとマイコンを組
合せ、マイコンにはあらかじめ調理実験で求めた
各種調理物固有の定数Ｋを記憶させておき、湿度
センサーで調理物から出る蒸気を検出した時点
で、加熱開始時から湿度センサーが蒸気を検出す
るまでの時間T₁および上記調理物固有の定数Ｋ
からマイコンで演算した値をT₂とし、Totalの加
熱時間をT₁＋T₂としてマイコンにより加熱シー
ケンスを自動制御するものが開発されている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながらこのタイプのものは自動的に加熱
制御できるのできわめて使い勝手がよい利点があ
るが、その後各種調理実験を繰返しているうち
に、調理物の量がある量以上になると調理の出来
上りにバラツキができることがわかつた。

その原因を追求すると、マイコンに記憶させて
いる、時間T₂を決定するための調理物固有の定
数Ｋは、調理物がある量以上になると大きく変化
することがわかつた。

その大きなＫ定数の変化により調理物の量があ
る量以上になると調理の出来上りにバラツキがで
きることが判明してきた。本発明は上記調理物の
量がある量以上になると調理の出来上りにバラツ
キがあることを解消するためのものである。

問題点を解決するための手段 本発明は調理物から出る蒸気を検出する湿度セ
ンサーと、この湿度センサーからの信号により加
熱シーケンスを制御するマイクロコンピユータ
（以下マイコンと言う）を組合せ、調理物に適応
した自動加熱制御を行う加熱調理器に関するもの
で、加熱開始時から、湿度センサーが調理物から
出る蒸気を検知するまでの時間T₁をマイコンで
カウントする。そして調理実験で調理物の種類お
よび量に対応してあらかじめ求められ、マイコン
に記憶させている定数ＫをT₁時間に対応して選
択決定し、T₁時間および上記選択したＫ定数で
演算することにより湿度センサーが蒸気を検知し
てから加熱調理を終了するまでの時間T₂を決定
し、マイコンで調理物の加熱シーケンスを制御す
るものであつて、特に上記T₁時間は調理物が同
じであれば調理物の量に比例すること、同じ調理
物であつてもＫ定数は一定ではなく調理物の量に
応じて変化することに着目したものである。

作 用 本発明は、調理実験で求めた各種調理物の量と
Ｋ定数の関係から、調理物の量と比例関係にある
T₁時間と、このT₁時間に対応する定数Ｋを選択
して演算することにより、より正確な調理時間を
決定することである。

実施例 以下本発明の一実施例について添付図面ととも
に説明する。

第１図、第２図において、高周波発振器１は導
波管２とアンテナ３によつて結合されており、高
周波発振器１より導波管２の内部に放射されたマ
イクロ波は、導波管２の内部を伝播し、更に加熱
室４の内に放射される。加熱室４に放射されたマ
イクロ波は加熱室４の内に置かれた調理物５に吸
収され、調理物５の内部より調理物５を加熱す
る。又、高周波発振器１は内部損失による自己加
熱があり、発振中は常に破損防止のためブロアフ
アン６によつて冷却されている。ブロアフアンよ
り送り出された空気は高周波発振器１を冷却した
後、加熱室４の壁面に設けられた小孔Ａ７を通
り、加熱室４に送られる。加熱室４に送られた空
気はマイクロ波によつて加熱された調理物５より
発生する蒸気を伴つて、加熱室４の壁面に設けら
れた小孔８を通り、更に加熱室４と高周波加熱装
置と外部を結ぶ排気ガイド９を通り、高周波加熱
装置の外部に排気される。

又、第１図に示す１０はコントロールパネルで
あり、使用者が加熱出力、加熱時間、加熱モード
を設定するためのキーパツド１１が複数個配置さ
れたキーボード１２と、加熱出力、加熱時間、調
理モードの設定状態を表示するためのLED表示
管や螢光表示管の様な表示管１３が組込まれてい
る。又、第１図における４ａは開閉自在に取付け
られた扉であり、調理物５を加熱室４より出入れ
するためのものである。

以上が本発明に関連する高周波加熱装置の一実
施例の構成である。次に第３図に従つて高周波加
熱装置の回路図を説明する。

高周波加熱装置は一般家庭の電源コンセントに
接続され、電源プラグ１４より電力が供給され
る。電源プラグ１４の一端１５は高周波加熱装置
を構成する電気部品の短絡・地絡や、後述するイ
ンターロツクの溶着時の過度のマイクロ波の漏洩
を防止するためのシヨートスイツチの動作による
溶断するヒユーズ１６に接続されている。更にヒ
ユーズ１６は扉１４の開閉によつて接点が開閉す
るインターロツク１７に接続されている。インタ
ーロツク１７は更に、加熱開始のマイコンの命令
によつてONしマイコンの加熱の一時停止し、終
了の命令によつてOFFするリレー１８に接続さ
れている。更にリレー１８は扉１４の開閉によつ
て、接点が開閉するインターロツク１９に接続さ
れている。インターロツク１９は高圧トランス２
０の１次巻線２１に接続されている。高圧トラン
ス２０の１次巻線２１の両端には、高周波発振器
１の冷却を行うブロアフアン６と前述のインター
ロツクの溶着時に動作し、回路全体を不動作状態
にするシヨートスイツチ２２が接続されている。
又、電源プラグのもう一方の端子２３は直接高圧
トランス２０の１次巻線２１に接続されている。
高圧トランス２０に印加された交流電力は高圧ト
ランス２０によりステツプアツプされ高圧電力と
する。その高圧電力は高圧コンデンサー２４と高
圧ダイオード２５で構成される倍電圧整流回路に
より、倍電圧整流された高圧直流電力に変換され
る。その高圧直流電力はマイクロ波の出力を断続
的に可変にする高圧スイツチ２６を介して高周波
発振器１に供給される。高周波発振器１に供給さ
れた高圧直流電力は高周波発振器１の内部でマイ
クロ波に変換されアンテナ３より放射される。そ
の後マイクロ波は前述の課程を経て調理物５を加
熱する。

又、高圧トランス２０にはヒーター巻線２７と
４次巻線２８とが設けられており、ヒーター巻線
２７は高周波発振器１のヒーター２９に接続され
ヒーターを加熱する。又、４次巻線２８は調理中
に扉１４が開かれ、インターロツク１７と１９が
OFFし、高圧トランス２０の１次巻線２１に交
流電力の供給が停止した事を検知し、その情報を
マイコンに入力し、最終リレー１８をOFFする
働きを持つ。

又、リレー１８と高圧スイツチ２６は制御回路
よりの命令によつてON，OFFしている。

以上が、本発明の高周波加熱装置の主回路の説
明であるが、次に第３図に従つて、制御回路の説
明を行う。

第３図における３０はマイコンであり、制御回
路全体の中心的な働きを持つ。マイコン３０は外
部回路の制御、外部回路より得られる情報の分析
及び演算を実行し、その結果に基づき、更に外部
回路を制御する。マイコン３０はキーボード１１
からの調理出力・調理時間・調理モードの情報・
高圧トランス２０の４次巻線２８からの調理途中
の一時停止の命令・湿度センサー３１の制御回路
３２の情報等を入力するための入力端子３３、そ
れらの命令・情報を状述のROM領域に記憶され
ているデータとの比較、RAMへの転送、中央演
算部の転送等のために一時的に記憶するアキユム
レーター３４、システム全体の制御に必要な命
令・情報とデーターを記憶したROM３５、入力
端子３３より転送されて来る情報、データを記憶
して行くRAM３６、各種の命令・情報・データ
ーの分析及び演算を行う中央演算部３７、最終、
そられの演算されたデーターに基づき、外部回路
の制御を行うために出力信号を出す出力端子３８
より構成されている。

マイコン３０の出力端子３９はキーボード１２
に出力信号を供給し、要望されるキーボード１２
上のキーパツド１１が使用者に押された時、マイ
コン３０の入力端子４０にその出力信号を供給す
る。入力端子４０に伝達された信号は一時的にア
キユムレーター３４に記憶され、ROM３５のデ
ーターと比較されたり、RAM３６に転送され、
記憶されたり、中央演算部３７に転送され、演算
処理されたりする。又、時によつては演算された
信号は出力端子３８より外部回路に伝達され、外
部回路を駆動する。

マイコン３０の出力端子４１はコントロールパ
ネル１０の表示管１３に出力信号を出力し、調理
出力・調理時間・調理モードの表示を表示管１３
上に表示する。

以上が、基本的な制御回路の動作であるが次に
本発明に関連する湿度センサーの制御と制御回路
について具体的に第３図に従つて説明する。

マイコン３０の出力端子４２より湿度センサー
３１のための出力信号が出力されており、その出
力信号はキーボード１２に設けられたスタートパ
ツド４３が押された加熱開始時点より、湿度セン
サー３１に印加される。湿度センサー３１は前述
した排気ガイドに取付けられており、常に加熱室
４より排出される空気の湿度の変化を検出してい
る。湿度センサー３１は一種の抵抗体であり、周
辺の水分を吸着し、それ自身の抵抗が変化する。
この湿度センサー３１は周辺の湿度が高い時、水
分の吸着量が多く、抵抗値が小さくなる。又、湿
度が低い時は水分の吸着量が小さく、抵抗値は高
くなる特性のものが一般によく知られている。

又、水分の吸着以外にも、空気中に浮ぶゴミや
調理物５から排出される油も同時に吸着し、湿度
センサー３１の持つ抵抗値が高くなることもよく
知られている。このため、湿度センサー３１の周
辺には、その汚れを取除くために、それらの汚れ
を焼きつて取除く、ヒーター４４が巻かれてい
る。そのヒーター４４は加熱開始と同時に出力さ
れるマイコン３０の出力端子４５の出力信号によ
つて駆動されるヒータ制御回路によつて、電力が
供給され、湿度センサー３０を加熱クリーニング
する。一般に加熱クリーニングは450℃以上の湿
度が必要である。そのためヒーター４４への電力
の供給は数秒間行われ、その制御もマイコン３０
によつて行われる。

湿度センサー３１に印加された信号電圧は湿度
センサー３１と直列に接続された分圧抵抗４５に
よつて分圧される。分圧された信号電圧は増巾器
４６によつて増巾され、次段のピークホールド回
路４７と加算器４８に供給される。ピークホール
ド回路４７は増巾回路４６よりの信号電圧の最低
値を記憶する回路であり、出力としては常に入力
電圧の最低値をその逆極性にして出力している。
この出力電圧は加算器４８に供給される。加算器
４８においては、増巾器４６とピークホールド回
路４７よりの出力電圧を加算して次段の比較器４
９に供給される。比較器４９においては、加算器
４８で加算された加算電圧と比較電圧５０とを比
較し、加算電圧が大きい時は比較器４９の比較端
子より出力電圧が取り出される。更に比較器４９
の出力端子とマイコン３０の入力端子５１とは接
続している。又マイコン３０の出力端子５２には
前述したリレー１８が接続されており、加熱開始
の入力信号が、キーボード１２を介して、マイコ
ン３０の入力端子４０に印加された時、そのリレ
ー１８を閉じ、加熱が終了した時は開く様にマイ
コン３０で制御されている。マイコン３０は比較
器４９よりの出力電圧の受け取り、その時点で内
部でカウントしている加熱時間と調理物５の固有
の定数とを乗算し、次の加熱時間を算出する。更
に、算出された加熱時間をカウントし、その加熱
時間が０になつた時、リレーを開き、加熱を終了
する。

次に、第４図に従つて、湿度センサーの制御回
路の各部の出力電圧と加熱時間の関係を説明す
る。第４図のａは湿度センサーの抵抗値の変化、
第４図のｂは増巾器の出力電圧、第４図のｃはピ
ークホールド回路の出力電圧、第４図のｄは加算
器の出力電圧、第４図のｅは比較器の出力電圧を
示す。高周波加熱装置が動作を開始した時の湿度
センサーの抵抗値はほぼ高周波加熱装置の外部空
気の持つ湿度を示す（Ａ点）。次の湿度センサー
が加熱クリーニングを数秒間行われる。その時に
湿度センサーの周辺の空気の温度が高くなるた
め、湿度センサーの周辺の空気の湿度が低くな
り、湿度センサーの抵抗値は高くなる（Ｂ点）。
数秒間の加熱クリーニングの後、湿度センサーの
ヒーターに供給されている電力はマイコンの制御
によつてOFFする。そのため、湿度センサーの
周辺の空気の温度が徐々に低下しはじめ、数十秒
後に元の温度まで低下し、ほぼ、加熱クリーニン
グ直前の湿度まで回復する。そのため湿度センサ
ーの抵抗値はほぼ前述のＡ点の値まで回復する。
次に調理物はマイクロ波を吸収し、表面より徐々
に加熱されはじめる。この時の各部の出力電圧は
第４図に示す様な出力電圧を示す。加熱が進行す
るに従つて、高周波発振器を冷却した空気が加熱
室より湿度センサーの取り付けられている排気ガ
イドに送られて来るため、湿度センサー周辺の空
気の温度は徐々に高くなつて来る。そのため、周
辺の空気の湿度は徐々に低下して行く。そのた
め、湿度センサーの抵抗値は徐々に大きくなつて
行く。このため、増巾器の出力電圧は徐々に降下
する。それに従つて、増巾器の出力電圧の最低値
の記憶とその最低値の逆極性の電圧を出力するピ
ークホールド回路の出力電圧は徐々に上昇する。
加算器の出力電圧は増巾器の出力電圧と増巾器の
逆極性の電圧を出力するピークホールド回路の出
力電圧を加算しているため０電圧を示す。更に調
理物の加熱が進行し、調理物より蒸気が出る直前
の湿度センサーの抵抗値は最大となり、増巾器の
出力電圧は最低値に、ピークホールド回路の出力
電圧は最大値となる。更に、加熱が進行し、調理
物より蒸気が出はじめると加熱室内の湿度は高く
なる。それによつて、湿度センサーの周辺の空気
の湿度も高くなり、湿度センサーの抵抗値は急激
に低下する。そのため、増巾器の出力も急激に上
昇する。しかし、ピークホールド回路の出力電圧
は蒸気が出はじめ直前の電圧を記憶し、その最大
値を出力し続ける。このため、増巾器とピークホ
ールド回路の出力電圧を加算する加算器の出力電
圧は上昇に転ずる。比較器においてはこの上昇に
転じた加算器の出力電圧と比較電圧とを比較し、
比較電圧より加算器の出力電圧が大きくなつた
時、出力端子より出力が出される。この出力電圧
がマイコンに供給される。マイコンはこの時点で
蒸気が出たと判定し、加熱開始より今までマイコ
ン内部でカウントして来た加熱時間を定数倍し
て、蒸気検知後に必要な加熱時間を演算、算出
し、更に加熱を続行する。

次に定数倍する場合の定数Ｋについて説明す
る。定数Ｋは調理物個有のものであり、調理の出
来上り状態を決定する重要な要素である。

すなわち定数Ｋは調理物のたんぱく質・脂肪・
水分等の含有量によつても影響を受け調理物の種
類によつて変わるものであり、個々の調理物に対
してそれぞれ調理実験を基に決定されなければな
らない。

しかしながら無限に存在するように思われる定
数Ｋも同じ定数Ｋを有する調理物のグループ化が
図れるので実際には数種類にまとめることができ
る。

第５図に示すものは実際に定数Ｋを決定する段
階において行つた実験結果であり、この実験は肉
料理の代表であるBeefによつて行つたものであ
る。

Beefを料理する場合、要望される仕上り状態
はBeef−Welldone，Beef−Medium，Beef−
Rareの３通りである。第５図の左のグラフは調
理物重量とT₁時間の関係を示し、右のグラフは
調理物重量とＫ定数の関係の表の上にＫ定数を変
化させた時の調理物の重量毎に調理物の出来上り
状態をプロツトしたものである。第５図からわか
るようにBeefの重量に対するT₁時間の関係は比
例関係にあるが、調理物固有であるはずの定数Ｋ
も重量に対しては同じ値でなく、重量が約４ポン
ド以上になると定数Ｋが変化している。この原因
は調理物の表面部分と中心部とでマイクロ波電力
の吸収量に差があるためと考えられる。調理物の
重量が大きくなるに従つて、調理物の外形も大き
くなる。そのため、中心部にとどくマイクロ波電
力は急激に減少する。従つて、中心部の温度を適
切な温度まで引き上げるには、表面部分に蓄積さ
れた熱量を中心部まで浸透して行く繰返し加熱が
大きな役割を占めて来る。その繰返し加熱の効果
が中心部まで浸透して来るには、加熱時間を長く
する必要がある。その結果、重量に対するT₁時
間が比例関係にあるため、加熱時間を長くするに
はT₂時間を長くする必要がある。従つて、第５
図に示す実験結果より、約４ポンドの重量、すな
わちT₁時間で20分の時点よりＫ定数を変え、T₂
時間の算出を行えば最終的に良好な調理結果が得
られる。

以上が調理物の重量と定数Ｋとの関係であるが
次にT₂時間の演算について説明する。

湿度センサーによる自動調理はマイクロコンピ
ユーターの力がなければ制御出来ない複雑な制御
である。Ｋ定数によるT₂時間の演算、最小湿度
値の記憶、湿度センサーのクリーニングの制御な
ど、数多くの制御が必要である。マイクロコンピ
ユーターの技術的進歩により、きめ細かい制御が
可能となり、きめ細かい自動調理が可能になる。

今、調理物の重量をＭ、蒸気を検知するまでの
加熱時間をT₁時間、蒸気が出た後の加熱時間を
T₂時間とすれば、 T₁＝Ｍ×K₁ T₂＝Ｍ×K₂ の式で示すことが出来る。K₁とK₂は定数であ
る。上記の二式より T₂＝T₁×（K₂／K₁） ＝T₁×Ｋ で示すことが出来る。Ｋは定数であり、調理物の
成分によつて調理物毎に規定される定数である。
即ち、T₁時間がわかれば、T₂時間はT₁時間にＫ
定数倍することで求めることが出来る。即ち、マ
イコンにおいて、T₁時間のカウントとデーター
としてのＫ定数の記憶、更に、T₁時間とＫ定数
の乗算を行ない、それらの時間をもつて、高周波
加熱装置の加熱時間を制御する事で、比較的簡単
な調理物の選択をキーボード上のキーパツトで行
うことだけで、重量の測定・加熱出力と加熱時間
の設定なしで調理が出来る。

高周波加熱装置におけるマイクロ波による調理
物の加熱を行う場合、前述した様に調理物の表面
部分と中心部のマイクロ波の吸収量を比較した場
合、表面部分の吸収量が多い、今、表面部分の単
位体積当りに吸収されるマイクロ波の電力量をＰ
_O表面より距離ｒ離れた単位体積当りに吸収され
るマイクロ波の電力量をＰ_rとした時、 Ｐ_r＝Ｐ_pε^-Fr の式で与えることが出来る。Ｆは調理物固有の定
数である。

以上の式より、調理物の中心部の距離ｒが大き
くなる。即ち、調理物の大きさが大きくなるに従
つて、調理物の中心部の吸収量は激減する。従つ
て、調理物の重量が大きくなるに従つてε^F倍づ
つ加熱時間を長くしなければ調理物の中心部の温
度は要望される温度に達しない。そのため、マイ
コンのROMに記憶されるＫ定数は重量によつ
て、即ち、各々の調理物の重量に比例する蒸気検
知までのT₁時間をもつて記憶される。本発明の
構成は前記マイコンのプログラムの構成におい
て、Ｋ定数を蒸気検知時間T₁に応じて変える事
を特長としたものである。

上記構成の高周波加熱装置においては非常に安
定な構成により効果的な加熱結果が得られる。第
６図において、具体的な蒸気検知時間（T₁時
間）と、蒸気検知後の加熱時間（T₂時間）を制
御した関係図を示す。

図からわかるように、蒸気検知時間が一定時間
を越えると、すなわち、調理物の重量が一定以上
のものになると、Ｋ定数が変わり、蒸気検知後の
加熱時間の蒸気検知時間に対する割合が大きくな
る。

発明の効果 以上のように本発明の高熱制御装置は、湿度セ
ンサーを用いる自動調理において、調理物に対応
するＫ定数を、その調理物の量に応じて変えるこ
とにより、調理物の量の多少にかかわらず、良好
な調理が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す高周波加熱装
置の開扉状態の斜視図、第２図は同縦断面図、第
３図は同高周波加熱装置の回路図、第４図ａ〜ｅ
は同回路における各点の出力電圧波形図、第５図
はT₁時間と調理物の重量およびＫ定数との関係
を示す図、第６図はT₁時間とT₂時間の関係を示
す図である。 １……高周波発振器、４……加熱室、５……調
理物、３０……マイコン、３１……湿度センサ
ー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱室と、この加熱室内に収納される食品を
   加熱する手段と、加熱室内の空気を換気するブロ
   ア手段と、加熱室からの排気流の中に位置して設
   けられた湿度センサーと、加熱時間を決定する手
   段と、この決定された加熱時間に応じて加熱制御
   する手段とよりなり、上記加熱時間を決定する手
   段は、加熱開始時から上記湿度センサーが調理物
   から出た蒸気を検知するまでの時間T₁をカウン
   トする手段と、T₁時間を記憶する手段と、あら
   かじめ調理実験で求められた各調理物の上記T₁
   時間と定数Ｋとの関係を記憶しておく手段と、上
   記カウント手段によりカウントしたT₁時間に対
   応する定数Ｋを選択する手段と、この選択された
   定数Ｋと、カウントされたT₁時間から湿度セン
   サーが蒸気を検出してから加熱を終了するまでの
   時間T₂を演算する手段とで構成したことを特徴
   とする湿度センサを備えた加熱調理器の加熱制御
   装置。 ２ T₁時間をカウントする手段は電源周波数を
   基本単位としてカウントし、カウントしたT₁時
   間と、このT₁時間に対応するＫ定数を乗算して
   T₂時間を算出することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の湿度センサを備えた加熱調理
   器の加熱制御装置。