JP2002243172A - 加熱調理器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被調理物の表面の状態や、色に影響されるこ
となく焦げを検知する加熱調理器を得るものである。 【解決手段】 加熱室２の被調理物３をヒータ６により
加熱する加熱調理器において、被調理物３の表面温度を
加熱室２の透視穴８を介して検出する赤外線センサ７を
設け、制御部１０により赤外線センサ７からの出力と予
め設定されている値とを比較して被調理物３の焦げ状態
を検知し、所望の焦げ状態でヒータ６を停止させるもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、加熱調理器の加
熱制御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から焦げ目を検出する加熱調理器と
しては実開平４−２３９０２号公報や特公昭６３−１８
０９３号公報等に開示されたものがある。図９は実開平
４−２３９０２号公報に開示された従来の加熱調理器を
示す断面図である。図９に示す加熱調理器は、加熱室３
０内の被調理物３１に可視光を照射する蛍光ランプ３２
と、該蛍光ランプ３２から照射されて被調理物３１の表
面で保射された可視光線を検出してこの反射光の強度に
応じた電気信号を出力する受光素子３３とを有するもの
であり、ヒータ３４からの熱によって加熱された被調理
物３１に焦げ目が付くと反射率が変わるため、焦げを検
出できるというものである。

【０００３】また、図１０は特公昭６３−１８０９３号
公報に開示された他の従来例を示す加熱調理器の断面図
である。これは加熱室３０内に被調理物３１を収納し、
ヒータ３４からの熱によって加熱されて被調理物３１か
ら焦げが生じたときに発生する特有のガスを、排気口３
５内に設けたセンサ３６で検出し、焦げの発生を検知す
るものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら光を照射
して検知する従来例では、被調理物の表面が平らでない
凸凹のある物ではうまく受光素子に発光素子の光が入射
できず、焦げ目を検知できないという課題があった。ま
た、黒っぽい色の被調理物は、光を反射しないので焦げ
目を検出できないという課題があった。さらに、発光素
子と受光素子が必要であるため、コストがかかってしま
うという課題があった。

【０００５】また、ガスで検出する従来例では、焦げが
生じてからガスが発生し、排気口に設けたガスセンサが
反応するまで時間がかかるため、その間に焦げが進行し
てしまい、焦げすぎてしまうという課題があった。

【０００６】この発明はかかる課題を解決するためにな
されたもので、被調理物の表面の状態や被調理物の色に
影響されることなく、所望の焦げ状態を検知でき、かつ
焦げ過ぎを防止することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、加熱室の被
調理物を加熱手段により加熱する加熱調理器において、
前記被調理物の表面温度を検出する非接触型の温度検出
手段を設け、前記温度検出手段に基づく値と予め設定さ
れている値とを比較して前記被調理物の焦げ状態を検知
し、所望の焦げ状態で前記加熱手段を停止させるもので
ある。

【０００８】また、前記温度検出手段により被調理物の
表面温度が１５０±２０℃となったこと検出して前記加
熱手段を停止させるものである。

【０００９】また、前記温度検出手段をサーモパイル型
赤外線センサで構成し、前記赤外線センサの周囲温度を
５０〜１００℃で保つように制御するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１に係わる加熱調理器の全体構成図、図２は
被調理物の温度に対する色の変化を示す図、図３は加熱
時間と被調理物の表面温度の関係を示す図、図４は加熱
調理器の制御ブロック図、図５は加熱調理器の制御を示
すフローチャートである。図において、１は加熱調理器
の本体、２は被調理物３が収納される加熱室、４は加熱
室２の側壁に設けられた支持部５に支持される調理皿、
６は被調理物３に焦げ目をつける加熱手段であるヒータ
で、実施の形態１では加熱室２の上下にそれぞれ２つず
つ配設されている。７は加熱室２の天面に設けた透視穴
８を介して被調理物３の焦げ状態を検知する赤外線セン
サ、９は赤外線センサ７の集光エリアを示している。１
０は加熱調理器の制御部である。

【００１１】図２は、各温度に対する被調理物３の焦げ
具合を数値化したものであり、横軸は時間、縦軸は白が
０、黒が２５５となる２５６階調のＣＣＤカメラの画素
値を示している。曲線Ａは、それぞれの温度での被調理
物３（食パン）を撮影し、その時の画素の階調を数値で
読み出した結果を示している。また、曲線Ｂは曲線Ａの
１次差分を取ったものである。曲線Ｂから１５０℃付近
で差分値がピークとなることがわかる。そして、ピーク
値から１／ｅ（ｅは自然対数）となる範囲を求めるてみ
ると概ね１３０℃付近から１７０℃付近にあることがわ
かる。

【００１２】図３は、調理時間と被調理物の表面温度の
関係を示すものであり、横軸は時間、縦軸は温度となっ
ている。曲線Ｃは食パンを加熱したときのデータ、曲線
Ｄはグラタンを加熱したときのデータである。どちらの
場合も表面温度が１２０℃付近で焼き色が付き始め、１
３０℃付近で薄めながら良い焼き色となり、１５０℃で
適度な焼き色となり、１７０℃付近では濃いめながら良
い焼き色となった。これは、図２の結果と比較すると、
図３で示す最適な焼き具合となる範囲は、図２に示す曲
線Ｂのピーク値の１／ｅの範囲とほぼ一致しており、よ
い焦げ目、焼き色となるには被調理物３の表面温度が１
５０℃を中心として±２０℃の範囲で１３０℃から１７
０℃の範囲であることがわかる。

【００１３】したがって、予め被調理物３の画素値のデ
ータから差分値を取り、ピーク値の１／ｅとなる範囲を
求めておけば、最適な焦げ状態の範囲を得ることができ
る。そして、その値に基づいて加熱を制御するようにす
れば、被調理物の表面に適度な焦げ目、焼き色が付いた
状態で加熱を停止することができる。実施の形態１で
は、食パンの画素値データから最適な焼き色を得るため
の温度を１５０℃として設定した場合の加熱制御につい
て説明する。

【００１４】まず、加熱室２に被調理物３（食パン）を
入れ、ヒータ６により加熱を開始する（ステップ１）。
赤外線センサ７は加熱室２の天面に設けた透視穴８から
集光エリア９内の赤外線量を検知し、被調理物３（食パ
ン）の焦げの状態を測っている（ステップ２）。そし
て、制御部１０に予め記憶されている焦げ色に対応する
赤外線センサ７の出力値、実施の形態１では例えば表面
温度１５０℃に相当する値、と比較して所望の焦げにな
ったかどうかを判定する（ステップ３）。つまり被調理
物３の表面温度が１５０℃になったかどうか判定する。
そして表面温度が１５０℃になったら、所望の焦げにな
ったと判断して加熱を停止する（ステップ４）。所望の
焦げに達していない場合は加熱を継続し、ステップ２、
ステップ３を繰り返す。

【００１５】実施の形態１によれば、赤外線センサから
の出力値により最適な焦げ状態を検出でき、焦げすぎ、
焦げ不足を防ぐことができ、被調理物に最適な焦げ色を
つけた状態で加熱を終了することができる。

【００１６】なお、実施の形態１では、被調理物の表面
温度が１５０℃になったことを検知して加熱制御するよ
うにしたが、所望の焦げ目が薄めの場合は１３０℃、所
望の焦げ目が濃い目の場合は１７０℃でそれぞれ制御す
るようにしても同様である。また、１３０℃から１７０
℃の範囲で使用者が所望の焦げ具合を適宜選択できるよ
うにしてもよい。

【００１７】また、所望の焦げ色となったこと、つまり
所望の焦げ色を得るための表面温度になったことを赤外
線センサ７で検出して加熱を停止するように制御する
と、加熱を停止した時点では加熱室２が熱くなっている
ため、加熱室２が持つ余熱により、被調理物３はさらに
加熱されて所望の焦げ色を過ぎてしまう場合がある。

【００１８】そこで、余熱による過加熱を防止するた
め、余熱で焦げ色が濃くなってしまうことを考慮して、
予め所望の焦げ色になる前で加熱を停止させるように制
御してもよい。どの程度前で加熱を停止させるかは、使
用する機器の大きさ、ヒータの火力等で異なるため、機
器毎に考慮して設定する必要がある。これにより、加熱
室の余熱により所望の焦げ色以上に焦げてしまうことを
防止することができる。また、加熱室の余熱による焦げ
過ぎを防止するために、加熱終了後、ファンで加熱室を
冷却して庫内温度を下げるようにしてもよい。

【００１９】実施の形態２．図６はこの発明の実施の形
態２に係わる加熱調理器の全体構成図である。図におい
て実施の形態１と同一の構成には同じ符号を付し、説明
を省略する。実施の形態２では、被調理物３として食パ
ンを２枚並べて加熱する場合について説明する。７は被
調理物３からの赤外線量を検出し、被調理物３の表面温
度を検知する赤外線センサである。赤外線センサ７は、
ステッピングモーター１１により集光エリア９ａから集
光エリア９ｂの間を往復移動し、その間の焦げの状態を
検出するものである。食パン３の載置位置は、使用者に
より調理皿４の中央、右、左と適宜指定されるものであ
る。実施の形態２によれば、実施の形態１と同じ効果を
奏するだけでなく、２枚の食パンを同時に加熱した場合
も赤外線センサの集光エリアを移動させることで、確実
に２つの食パンの焦げの状態を検出することができる。

【００２０】実施の形態３．図７はこの発明の実施の形
態３に係わる加熱装置の全体構成図である。図において
実施の形態１と同一の構成には同じ符号を付し、説明を
省略する。実施の形態３では、被調理物３として食パン
を２枚並べて加熱する場合について説明する。７は３眼
タイプの赤外線センサである。赤外線センサ７は３個の
画素が入ったものであり、その集光エリアは図７に示す
ように集光エリア９ａ、９ｂ、９ｃの中央と左右に設け
られている。これにより、被調理物３を調理皿２の中央
に１つ置いた場合でも、調理皿２の右端に置いた場合で
も、また、被調理物３を２つ調理皿２に置いても、焦げ
の状態を測定することができる。

【００２１】なお、実施の形態３では１つの赤外線セン
サに３個の画素の入ったものを説明したが、それぞれの
集光エリア９ａ、９ｂ、９ｃに対応するように全て単眼
の赤外線センサで構成しても同様の効果が得られる。

【００２２】また、４枚の食パンが入るような加熱調理
器においても、被調理物３が置かれる位置に対応して集
光エリア９を設けるように赤外線センサを設置すること
で、同様の効果が得られる。

【００２３】また、赤外線センサは３眼に限ったもので
はなく、１×８個の画素が入った赤外線センサを用いて
もよい。

【００２４】実施の形態４．図８は一般的に電子レンジ
等で使用されている検出範囲が０℃〜１００℃であるサ
ーモパイル型赤外線センサの内部特性を示す図である。
近年、多く使用されているサーモパイル型赤外線センサ
としては、−２０℃あるいは０℃〜１００℃を検出範囲
とするもの、０℃〜２００℃を検出範囲とするもの等各
種用途に応じて設計次第でさまざまな温度帯に対応はで
きるが、市場の用途としては、１００℃を上限とするタ
イプ、つまり、−２０℃あるいは０℃〜１００℃を検出
範囲とするサーモパイル型赤外線センサが主流となって
いる。分解能という視点からも０℃〜１００℃を検出範
囲とするサーモパイル型赤外線センサが主流となってい
る。つまり、分解能は電源電圧を何等分するかで決まる
が、例えば動作環境０℃〜１００℃で電源電圧５Ｖに対
し、測定温度範囲０℃〜１００℃のサーモパイル型赤外
線センサと、測定温度範囲０℃〜２００℃のサーモパイ
ル型赤外線センサでは、１℃あたりの分解能が１／２程
度異なっている。

【００２５】また、一般的に電子レンジ等の温度センサ
として使用されるサーモパイル型赤外線センサは、被調
理物をあたためるために使われるため、１００℃まで温
度制御ができれば十分であり、温度センサの動作環境も
１２０℃以下とするのが好ましい。そこで、電子レンジ
等に使用される測定温度範囲が１００℃までのサーモパ
イル型赤外線センサを、焼き色又は焦げ具合の検出に使
用するためには、１７０℃まで測定ができるようにする
必要がある。

【００２６】ここで、サーモパイル型赤外線センサの基
本原理について説明する。サーモパイル型赤外線センサ
はそれ自身の温度に対する対象物との温度差を電圧で出
力するというものである。サーモパイル型赤外線センサ
は、例えば２つの金属線又は薄幕を次々と接合した熱電
対（サーモパイル）の接合部の片方を他方より高温にす
ると、熱エネルギーが電子の動きを活発にし、同時に違
う種類の金属の接合のために微小な電圧が出るので、起
電力が発生するという原理に基づくものである。

【００２７】図８は、起電力を電源電圧５Ｖ、動作環境
を０℃〜１００℃、測定温度範囲を０℃〜１００℃とす
るサーモパイル型赤外線センサの特性を示している。例
えばサーモパイル型赤外線センサの温度と対象物の測定
温度が同じ場合は２．５Ｖが出力される。そして、対象
物温度がサーモパイル型赤外線センサの温度よりも高い
と２．５Ｖよりも高い電圧が出力され、対象物温度がサ
ーモパイル型赤外線センサの温度よりも低いと２．５Ｖ
よりも低い電圧が出力される。電源電圧が０Ｖから５Ｖ
であるため、最高は＋５Ｖ、最低は０Ｖが出力される。

【００２８】図中、Ｐ１はサーモパイル型赤外線センサ
の温度０℃（ａｍｂ０℃）で対象物温度０℃の場合、Ｐ
２はサーモパイル型赤外線センサの温度５０℃（ａｍｂ
５０℃）で対象物温度５０℃の場合、Ｐ３はサーモパイ
ル型赤外線センサの温度７０℃（ａｍｂ７０℃）で対象
物温度７０℃の場合、Ｐ４はサーモパイル型赤外線セン
サの温度１００℃（ａｍｂ１００℃）で対象物温度１０
０℃の場合をそれぞれ示し、サーモパイル型赤外線セン
サの温度と対象物の温度とが同じであるため出力は２．
５Ｖとなることを示している。

【００２９】Ｇ１はサーモパイル型赤外線センサの温度
が０℃（ａｍｂ０℃）の時における対象物温度が０℃〜
１００℃の時の出力電圧を示すグラフで、対象物温度１
００℃の時、サーモパイル型赤外線センサの出力は５Ｖ
の出力となる。Ｇ２はサーモパイル型赤外線センサの温
度が５０℃（ａｍｂ５０℃）の時における対象物温度が
０℃〜１００℃の時の出力電圧を示すグラフで、対象物
温度１００℃の時は、３．７５Ｖの出力となる。また、
対象物温度が５０℃の時は２．５Ｖ、対象物温度が０℃
の時は１．７５Ｖの出力となる。出力電圧は５Ｖまで出
るので、対象物温度が１５０℃の時は出力電圧が５Ｖと
なることから、サーモパイル型赤外線センサの温度、つ
まり周囲温度が５０℃の場合は、対象物温度が１５０℃
まで測定できることになる。

【００３０】同様に、Ｇ３はサーモパイル型赤外線セン
サの温度が７０℃（ａｍｂ７０℃）の時における対象物
温度が０℃〜１００℃の時の出力電圧を示すグラフで、
対象物温度が７０℃の時は２．５Ｖ、対象物温度が０℃
の時は１．７５Ｖの出力となる。そして、サーモパイル
型赤外線センサの温度、つまり周囲温度が７０℃の場合
は、対象物温度が１７０℃まで測定できることになる。
Ｇ４はサーモパイル型赤外線センサの温度が１００℃
（ａｍｂ１００℃）の時における対象物温度が０℃〜１
００℃の時の出力電圧を示すグラフで、対象物温度が１
００℃の時は２．５Ｖ、対象物温度が０℃の時は０Ｖの
出力となる。そして、サーモパイル型赤外線センサの温
度、つまり周囲温度が１００℃の場合は、対象物温度が
２００℃まで測定できることになる。

【００３１】つまり、動作温度範囲が１００℃までの一
般的に多く使用されているサーモパイル型赤外線センサ
で焦げを検知する場合は、ちょうど良い焦げまでの検出
であれば周囲温度を５０℃以上に、少し濃いめの焦げを
検出するには周囲温度を７０℃以上に保てば良いことに
なる。なお、サーモパイル型赤外線センサの動作環境は
１２０℃以下とされているものが多いことから、周囲温
度の上限は１００℃とすることが望ましい。

【００３２】以上のように、サーモパイル型赤外線セン
サの周囲温度を５０℃以上、又は周囲温度を７０℃以上
に保てば焦げ検出をすることが可能となるが、加熱調理
器で使用する場合、被調理物の加熱中においては特にサ
ーモパイル型赤外線センサ自身を加熱させる必要はな
く、加熱庫壁やヒータの余熱で昇温して５０℃以上にな
る。もしサーモパイル型赤外線センサの周囲温度が上昇
しない場合は、サーモパイル型赤外線センサ用の加熱ヒ
ータ（図示しない）を設け、サーモパイル型赤外線セン
サの温度が５０℃を越えるように加熱すればよい。ま
た、サーモパイル型赤外線センサの温度が１００℃を越
えないようにファン（図示しない）を設け、例えばサー
モパイル型赤外線センサの温度が９５℃を越えたらファ
ンを作動させて空冷するようにしてもよい。

【００３３】以上のように、サーモパイル型赤外線セン
サの周囲温度を５０℃から１００℃に制御することによ
り、一般的に電子レンジ等で使用されている測定温度範
囲０℃〜１００℃のサーモパイル型赤外線センサで所望
の焦げを検知することができるようになる。つまり、汎
用のサーモパイル型赤外線センサを焦げ目検出用のセン
サとして利用することが可能となり、装置としての付加
価値を上げることができる。なお、汎用のサーモパイル
型赤外線センサを０℃〜１００℃として説明したが、−
２０℃〜１００℃のサーモパイル型赤外線センサでも同
様である。

【００３４】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、被調理
物の表面温度を検出する非接触型の温度検出手段を設
け、温度検出手段に基づく値と予め設定されている値と
を比較して被調理物の焦げ状態を検知し、所望の焦げ状
態で加熱を停止させるようにしたので、温度検出手段か
らの出力により最適な焦げ状態を検出でき、焦げすぎ、
焦げ不足を防ぐことができ、被調理物に最適な焦げ色を
つけた状態で加熱を終了することができる。

【００３５】また、温度検出手段をサーモパイル型赤外
線センサで構成し、赤外線センサの周囲温度を５０〜１
００℃で保つように制御するので、電子レンジ等で使用
されている測定温度範囲０℃〜１００℃のサーモパイル
型赤外線センサで所望の焦げを検知することができる。
装置としての付加価値を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に係わる加熱調理器
の全体構成図である。

【図２】 被調理物の表面温度に対する色の変化を示す
図である。

【図３】 加熱時間と被調理物の表面温度の関係を示す
図である。

【図４】 この発明の実施の形態１に係わる加熱調理器
の制御ブロック図である。

【図５】 この発明の実施の形態１に係わる加熱調理器
の制御を示すフローチャートである。

【図６】 この発明の実施の形態２に係わる加熱調理器
の全体構成図である。

【図７】 この発明の実施の形態３に係わる加熱調理器
の全体構成図である。

【図８】 この発明の実施の形態４に係わるサーモパイ
ル型赤外線センサの内部特性を示す図である。

【図９】 従来の加熱調理器を示す断面図である。

【図１０】 従来の別の加熱調理器を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 本体、２ 加熱室、３ 被調理物、４ 調理皿、５
支持部、６ ヒータ、７ 赤外線センサ、８ 透視
穴、９ 集光エリア、１０ 制御部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 6/68 ３２０ Ｈ０５Ｂ 6/68 ３２０Ｑ (72)発明者 平光 隆幸 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3K086 BA02 BA08 CA04 CD09 3L086 AA01 AA12 BD05 CB05 CB16 DA13 DA29 3L087 AA01 AA05 BB07 DA16 DA28 4B040 AA03 AB02 AC01 AD04 AE04 CB04 LA02 LA12

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱室の被調理物を加熱手段により加熱
   する加熱調理器において、前記被調理物の表面温度を検
   出する非接触型の温度検出手段を設け、前記温度検出手
   段に基づく値と予め設定されている値とを比較して前記
   被調理物の焦げ状態を検知し、所望の焦げ状態で前記加
   熱手段を停止させることを特徴とする加熱調理器。
2. 【請求項２】 前記温度検出手段により被調理物の表面
   温度が１５０±２０℃となったこと検出して前記加熱手
   段を停止させることを特徴とする請求項１記載の加熱調
   理器。
3. 【請求項３】 前記温度検出手段をサーモパイル型赤外
   線センサで構成し、前記赤外線センサの周囲温度を５０
   〜１００℃で保つように制御することを特徴とする請求
   項１又は２記載の加熱調理器。