JP2008286466A - 加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被加熱物を載置して加熱する加熱室2と、加熱室2内を撮像してその画像信号を出力する撮像手段10と、を備え、撮像手段10を加熱室2の外に配設した。
【選択図】図1
Description
使用者は、食品の仕上がり状態を確認したいという欲求があるが、運転中はドアを開けて確認することはできず、ドアに設置された視認窓を覗き込むしかない。しかし、視認窓は電磁漏洩防止のパンチングメタル(金網)とガラスで構成され、はっきり見えづらいという課題がある。
しかし、高温となる加熱室内に撮像手段を設置することは、撮像手段の動作温度以上となる熱的課題があり、撮像手段の故障の原因となる可能性がある。
図1は、本発明の実施の形態1に係る加熱装置の正面図である。
本体1の中には加熱室2があり、ユーザはドア4を開き、加熱室2内に設置されたトレー21の上に被加熱物3を載置する。
ドア4上部には、ドア4を開閉するための把持動作を補助するハンドル部6が取り付けられている。また、ハンドル部6には、加熱室2を撮像する撮像手段10が取り付けられている。
ユーザは、ドア4を閉じて被加熱物3を加熱すべく、設定入力手段である操作部15にて、加熱時間、目標加熱温度、加熱方法、入力電力等の設定を行う。
撮像手段10は、CCDやCMOSカメラを用いて構成することができる。カメラは携帯電話などに使用されている小型カメラを用いる。
コンベンションファン14は、加熱室2内の空気を循環させるためのものである。
17aは循環加熱上部噴出し穴、17bは循環加熱下部噴出し穴であり、加熱室2内の空気の循環のために設けられている。
表示手段20は、撮像手段10が撮像した加熱室2内の画像信号を受け取り、その内容を画面表示する。加熱動作開始後、撮像手段10により加熱室2内が撮影され、その画像信号を表示手段20で受け取って画面表示することで、ユーザは被加熱物3の加熱状態を目視確認することができる。
なお、表示手段20は、一例として液晶パネルもしくは有機ELディスプレイを用いて構成することができる。
また、撮像手段10の撮影範囲は、加熱室2全域とせず、局所的に撮影してもよい。
そこで、図1のように本体1の外であるハンドル部6に撮像手段10を設置することで、撮像手段10の周辺温度は高くなりにくくなるため、撮像手段10を用いて加熱室2内を撮像することが可能となる。
撮像手段10のレンズは、撮影距離に応じて、被加熱物3までの距離が短いときは広角・魚眼レンズを用いても良い。
ドア4には、パンチングメタルやガラスなどで構成される視認窓5が設けられている。
加熱室2奥面の上下部分には、コンベクションファン14により吸引された空気の噴出口13a、13bが設けられている。
負荷温度検知手段16は、非接触式で加熱室2内の温度を計測する温度センサであり、ここでは一例として加熱室2の複数箇所の温度検知ができる4×4の複眼赤外線温度センサを用いているものとする。
回転アンテナ11は、高周波を放射するものであり、モータシャフト9bを中心軸としてモータ9aにより回転駆動され、放射角を調整することができる。回転アンテナ11を、被加熱物3に高周波が集中的に放射される特定角度で回転停止させることで、被加熱物3の昇温速度を速めることができる。
制御部24は、本実施の形態1に係る加熱装置の全体動作を制御するものである。ここでは操作部15による操作入力に対応した機能の実行、およびモータ9aの駆動制御を実施するとともに、信号処理部18から受け取った各検出信号に基づき、後述の図4で説明する負荷検出処理を実施するものとする。
本実施の形態1における「負荷形状判定手段」は、制御部24がこれに相当する。
図3(a)は、被加熱物3を加熱室2内に載置する前の画像である。撮像手段10が撮像する画像には、加熱室2内の底面に敷設されている誘電体12のみが写っている。
図3(b)は、被加熱物3を加熱室2内に載置した後の画像である。撮像手段10が撮像する画像には、誘電体12に加えて、トレー21と、その上に載置された被加熱物3とが写っている。
そこで、負荷温度検知手段16による温度検出信号を、撮像手段10による撮像画像信号に重ね合わせ、両者を総合的に判定することにより、被加熱物3の大きさや形状の概略を判定することを考える。
ドア4が開く、もしくは操作部15へ設定が入力されることで、加熱装置の電源がONされる。
(S402)
制御手段24は、撮像手段10を起動する。
(S403)
制御手段24は、撮像手段10に対し、加熱室2内を撮像するように指示を出す。
撮像手段10は、加熱室2内を撮像し、その画像信号を信号処理部18に出力する。
信号処理部18は、撮像手段10が出力した画像信号を信号処理し、図示しないフラッシュメモリ等の記憶装置に、その内容をデータ化した画像データとして格納する。
これにより、加熱室2の誘電体板12の色もしくは模様の画像信号が記憶装置に記憶されることとなる。
ユーザは、加熱室2内に負荷(被加熱物3およびトレー21)を載置し、ドア4を閉めて、操作部15で加熱設定を入力する。
(S406)
加熱装置の運転(加熱動作)が開始される。
制御手段24は、撮像手段10に対し、加熱室2内を撮像するように指示を出す。
撮像手段10は、加熱室2内を撮像し、その画像信号を信号処理部18に出力する。
信号処理部18は、撮像手段10が出力した画像信号を信号処理し、図示しないフラッシュメモリ等の記憶装置に、その内容をデータ化した画像データとして格納する。
(S408)
制御部24は、ステップS403で記憶装置に格納した加熱室2内の画像と、ステップS407で記憶装置に格納した加熱室2内の画像とを比較し、両者が同一であるか否かの判定を行う。
両者が同一であればステップS412へ進み、相違があればステップS409へ進む。
なお、同一か否かの判定は、画像データの差異を比較することにより行えば便宜である。また、完全に同一でなければ不一致と判定してもよいし、所定の判定式等により一致度を数値化し、一定以上の一致度が得られた場合は同一と判定するようにしてもよい。
制御部24は、負荷温度検知手段16が検出した温度信号において、単位時間当たりの昇温度(Δt)が所定値を超えているか否かの判別を行う。この判別は、負荷温度検知手段16の検出単位ブロック毎に行う。図3の例では、4×4のブロック毎に判別を行う。
Δtが所定値を超えている場合は、そのブロックには被加熱物3が存在し、所定値以下であれば、そのブロックには高周波を吸収しにくいトレー21等の低損失誘電体が存在する、と判別することができる。
さらに、撮像手段10が撮像した画像信号と、負荷温度検知手段16が検出した温度信号とを重ね合わせ、被加熱物3とトレー21を識別することができる。
即ち、ステップS403とS407の画像が一致しない場合は、その一致しない部分にトレー21または被加熱物3が存在するものと判定する。さらに、負荷温度検知手段16の検出温度により、いずれのブロックに被加熱物3が存在するかを判定する。
Δtが所定値を超えている場合は、そのブロックに被加熱物3が存在しているものと判定する。
(S411)
Δtが所定値以下である場合は、そのブロックにトレー21が存在しているものと判定する。
(S412)
加熱室2内には何も載置されていないものと判定する。
また、被加熱物3やトレー21が載置されたことを検出した領域内において、負荷温度検知手段16が検出した温度信号を重ね合わせ、単位時間当たりの昇温度を測定することにより、被加熱物3とトレー21を識別することができる。
このように、撮像手段10が出力する画像信号と、負荷温度検知手段16が検出した温度信号とを併用することにより、画像信号のみでは難しかった、被加熱物3とトレー21との識別を行い、被加熱物3とトレー21の大きさや形状の概略を知ることができる。
表示手段20は、撮像手段10が撮像した加熱室2の画像信号をそのまま表示する、もしくは、その画像信号に加え負荷温度検知手段16により得られた温度信号を組み合わせて表示することができる。ここでは、図3に即した表示例を説明する。
図5(a)は、負荷温度検知手段16に4×4の複眼赤外線温度センサを用い、画面を4×4で等分割して検知温度数値を各区分で表示している例である。
図5(b)は、加熱室内を4×4で等分割し、区分ごとの検知温度信号を元に温度ごとに色分けしてコンター図で表示している例である。
図5(c)は、撮像手段10より得られた画像信号と負荷温度検知手段16より得られた温度信号に基づき被加熱物3の大まかな形状を判定し、被加熱物3の部分のみの平均温度を表示している例である。
これにより、運転終了後に使用者の好みに応じ、ドア4を開閉する必要なく運転時間延長の入力をすることができるので、ドア4開閉による熱漏洩を防ぐことができる。
さらには、本実施の形態1に係る加熱装置の構成を、加熱調理器に適用してもよい。以後の実施の形態においても同様である。
さらには、被加熱物3に高周波が集中的に放射されるように回転アンテナ11の角度を駆動制御して電解分布を変化させ、被加熱物3の昇温速度を速めることができる。
本発明の実施の形態2に係る加熱装置では、撮像手段10が撮像した画像信号と、負荷温度検知手段16が検出した温度信号とに基づき、被加熱物3が沸騰状態にあるか否かを判定する動作例について説明する。
図6の左図において、カップ23内に液体の被加熱物3が入れられて加熱室2内に載置されており、その様子を撮像手段10が撮像している。また、図6においては図示していないが、負荷温度検知手段16は被加熱物3の温度を検知している。
制御部24は、撮像手段10が撮像した画像信号に基づき、カップ23の大きさや形状の概略を判定することができる。さらに、負荷温度検知手段16が検出した温度信号に基づき、実施の形態1で説明したように単位時間当たりの昇温度を測定することで、被加熱物3を識別することもできる。
被加熱物3を認識した後は、次に説明する判定基準により、被加熱物3の沸騰状態の判定を行う。
図6(b)は、被加熱物3が沸騰状態になり、煮沸により被加熱物3の表面部分形状が変化していることを示している。
即ち、制御部24は、画像信号に基づき、もしくはさらに温度信号を用いて、被加熱物3の大きさや形状を把握し、被加熱物3の表面形状の画像を経時監視することにより、被加熱物3の表面部分が色の変化を伴わずに形状の変化をしていると判定した場合には、被加熱物3が沸騰している状態と判断することができる。
上述の沸騰判断基準に加え、負荷温度検知手段16の検出温度を判断条件に加えることにより、沸騰の判定精度がさらに増す。
これにより、被加熱物3の過熱による発火事故発生等を抑制することができるので、加熱装置の安全性が増すという効果がある。また、画像信号と温度信号の双方に基づき沸騰判定を行うことにより、判定の精度が増すので、ユーザの便宜に資する。
さらには、沸騰を検知した際に運転を即時停止することにより、調理物のふきこぼれを防止することができる。
本発明の実施の形態3に係る加熱装置では、撮像手段10が撮像した画像信号と、負荷温度検知手段16が検出した温度信号とに基づき、被加熱物3に焦げが生じているか否かを判定する動作例について説明する。
なお、本実施の形態3では、ヒータ加熱装置を想定した説明を行うが、高周波加熱装置の場合でも同様である。
そこで、撮像手段10による加熱室2内の画像信号を経時監視し、焦げを検出することを考える。
被加熱物3を認識した後は、次に説明する判定基準により、被加熱物3の焦げ状態の判定を行う。
停止は即座に行ってもよいし、所定時間経過後に行ってもよい。
図7は、本発明の実施の形態4に係る加熱装置の側断面図である。
図7において、図1で説明した構成と比較して、新たに通信手段19を設けた。その他の構成は図1と同様であるため、説明を省略する。
通信手段19は、ネットワークとの間で通信パケットを送受信することができる。通信方式や接続インターフェースは、接続先のネットワークに合わせて適宜構成する。例えばホームネットワーク内の通信においては、PLC(電力線搬送通信)を用いることが考えられる。
なお、本実施の形態4における「送信手段」は、通信手段19がこれに相当する。
通信手段19は、撮像手段10が撮像した画像信号(もしくは信号処理部18により信号処理された画像データ)を含む通信パケットを、表示装置を有している携帯電話やパーソナルコンピュータ等の外部機器22へ宛てて送信する。
これにより、ユーザは、遠隔地でも加熱室2の状態を確認することができるので、例えば加熱室2内の温度が異常に上昇している場合や、被加熱物3が沸騰ないし焦げ状態にある場合に、遠隔地から速やかな対応を取ることができ、加熱装置の安全性が増す。
また、画像信号を別場所にある表示機能を有する外部機器22に送信し、表示させることで、使用者がキッチンから離れることができ、利便性が大幅に向上する。
また、加熱装置が備える表示手段20と、外部機器22が備える表示装置との性能差、ネットワークの通信速度を考慮し、表示手段20に表示する画像に圧縮処理等を施してから外部機器22に送信するようにしてもよい。
本発明の実施の形態5では、実施の形態4で説明した構成と動作例に加え、ネットワーク経由で加熱装置を遠隔操作することのできる動作例を説明する。
なお、本実施の形態5における「受信手段」は、通信手段19がこれに相当する。
通信手段19は、遠隔操作命令を含む通信パケットを受信し、制御部24に出力する。
制御部24は、通信パケットの内容を解析し、操作命令に対応した動作を実行する。
特に、加熱室2内の画像を遠隔で確認している場合において、その画像の内容により加熱室2内の異常を発見した際等に、即座に加熱装置の運転を停止することができるので、加熱装置の安全性が増す。
本発明の実施の形態6において、制御部24は、加熱装置の運転停止後、一定の時間が経過しても、安定状態において操作部15からの入力がなく、ドア4の開閉もなされない場合は、加熱装置の電源回路をOFFし、待機電力を0KWhとする。
これにより、不要な待機電力を消費することがなくなるので、ユーザにとっては電気代の節約となり、また環境的観点からも好ましい。
本実施の形態6における「電源遮断手段」は、制御部24、もしくは上述の電源遮断回路と制御部24がこれに相当する。
Claims (17)
- 被加熱物を載置して加熱する加熱室と、
前記加熱室内を撮像してその画像信号を出力する撮像手段と、
を備え、
前記撮像手段を前記加熱室の外に配設した
ことを特徴とする加熱装置。 - 前記加熱室はドアを備え、
前記撮像手段を前記ドアの外に配設した
ことを特徴とする請求項1に記載の加熱装置。 - 前記ドアは、
開閉のための把持動作を補助するハンドル部を備えており、
前記撮像手段を前記ハンドル部に配設した
ことを特徴とする請求項2に記載の加熱装置。 - 前記撮像手段が撮像した画像信号を格納する記憶手段と、
前記画像信号に基づき被加熱物の大きさと形状を判定する負荷形状判定手段と、
を備えた
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の加熱装置。 - 前記負荷形状判定手段は、
被加熱物を前記加熱室内に載置する前後における前記画像信号を比較し、
前記加熱室内の画像信号と異なる画像信号に相当する部分を被加熱物と判断し、
その判定結果に基づき被加熱物の大きさと形状を判定する
ことを特徴とする請求項4に記載の加熱装置。 - 前記加熱室内の温度を検出する負荷温度検出手段を備え、
前記負荷形状判定手段は、
前記負荷温度検出手段が検出した温度の単位時間当たりの昇温値が所定値以上である場合は、前記加熱室内に被加熱物が載置されているものと判定する
ことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の加熱装置。 - 前記負荷形状判定手段は、
前記撮像手段が撮像した画像信号と、前記負荷温度検出手段が検出した温度と、
に基づき被加熱物の大きさと形状を判定する
ことを特徴とする請求項6に記載の加熱装置。 - 高周波を発振する高周波発振手段と、
前記高周波発振手段が発振した高周波の電解分布を変化させる回転アンテナと、
を備え、
前記回転アンテナは、
前記負荷形状判定手段が判定した被加熱物の大きさと形状に基づき、
その大きさと形状に適合するように高周波の電解分布を変化させる
ことを特徴とする請求項4ないし請求項7のいずれかに記載の加熱装置。 - 前記撮像手段が撮像した画像信号に基づき被加熱物の沸騰状態を判定する沸騰状態判定手段を備え、
前記沸騰状態判定手段は、
前記画像信号のうち前記負荷形状判定手段が被加熱物と判定した部分を経時監視し、
その部分の画像の色が変化せず、かつ表面形状が変化している場合は、
被加熱物が沸騰しているものと判定する
ことを特徴とする請求項4ないし請求項8のいずれかに記載の加熱装置。 - 前記沸騰状態判定手段は、
被加熱物が沸騰しているものと判定した際には、
当該加熱装置の運転を、即時または第1所定時間経過後に停止する
ことを特徴とする請求項9に記載の加熱装置。 - 前記撮像手段が撮像した画像信号に基づき被加熱物の焦げ状態を判定する焦げ状態判定手段を備え、
前記焦げ状態判定手段は、
前記画像信号のうち前記負荷形状判定手段が被加熱物と判定した部分を経時監視し、
前記画像信号が所定の色になっている部分の割合が所定値を越えた際に、
当該加熱装置の運転を、即時または第2所定時間経過後に停止する
ことを特徴とする請求項4ないし請求項10のいずれかに記載の加熱装置。 - 前記撮像手段が撮像した画像信号を画面表示する表示手段を備えた
ことを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれかに記載の加熱装置。 - 前記撮像手段が撮像した画像信号を画面表示する表示手段を備え、
前記表示手段は、
前記負荷温度検出手段が検出した温度を表す信号を前記画像信号に重ね合わせて画面表示する
ことを特徴とする請求項6ないし請求項11のいずれかに記載の加熱装置。 - ネットワークに通信パケットを送信する送信手段を備え、
前記送信手段は、
前記撮像手段が撮像した画像信号の内容を含む通信パケットをネットワークに送信する
ことを特徴とする請求項1ないし請求項13のいずれかに記載の加熱装置。 - ネットワークに通信パケットを送信する送信手段を備え、
前記送信手段は、
前記表示手段が画面表示する画像の内容を含む通信パケットをネットワークに送信する
ことを特徴とする請求項13に記載の加熱装置。 - 通信パケットを受信する受信手段と、
前記受信手段が受信した通信パケットの内容を解析する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記通信パケットの内容に含まれる操作命令に基づき当該加熱装置の動作を制御する
ことを特徴とする請求項1ないし請求項15のいずれかに記載の加熱装置。 - 当該加熱装置の電源を遮断して待機電力を0にする電源遮断手段を備え、
前記電源遮断手段は、
前記撮像手段が撮像する画像信号が、当該加熱装置の運転停止から第3所定時間経過しても変化しない場合には、
当該加熱装置の電源を遮断して待機電力を0にする
ことを特徴とする請求項1ないし請求項16のいずれかに記載の加熱装置。
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