JP2685001B2 - 食材内部の温度推定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子レンジやオーブン
等の加熱調理装置を用いて食材を加熱調理する際の食
材、特に、食材内部の温度変化を推定する方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の加熱調理装置の一つであ
る高周波加熱調理装置、いわゆる、電子レンジは図１０
に示すような構成となっていた。１は調理装置本体であ
り、前面に開閉可能なドア２が設けられ、庫内３に食材
を出し入れすることが可能になっている。調理装置本体
１内に高周波発生装置４が設けられ、庫内３の天井面に
は庫内に高周波を照射する照射口５が形成されている。
照射口５は天井面に限らず、庫内の背面や側面に形成さ
れていることもあり、複数個設けられているものもあ
る。６は庫内の湿度を検出する湿度センサであり、調理
に伴う湿度の発生をこのセンサで検知し、調理の進行状
態をを知る手がかりとして用いている。また、７は重量
センサであり、食材の重量をによって調理時間の調節に
使用している。これらのセンサは、常に併用される訳で
はなく、単独で用いられることも、あるいは、他のセン
サと併用されることもある。

【０００３】このような構造の高周波加熱調理装置を用
いて調理を行なう場合、あらかじめ設定した時間だけ加
熱を行なうか、上述のようなセンサで湿度や重量を検出
してその値によって運転を制御する自動調理、あるい
は、加熱出力と照射時間を細かく設定できるプログラム
調理などが行なわれている。これらの調理方法は食材、
あるいは、調理内容によって使い分けられており、ある
種の条件においては十分良好な結果が得られている。

【０００４】しかしながら、高周波加熱は発熱量が食材
によって異なるため、基本的に細かい温度調節が困難な
加熱方法であり、かつ、食材を均一に加熱することも難
しいという特性を持っている。そのため、上述したよう
なセンシング、すなわち、食材の温度を直接検出するの
ではなく、間接的に調理の進行を捉えようとする方法で
は十分な温度制御が行なえない。一方、食材の温度を直
接検出する場合にも、金属部品は高周波の影響によって
それ自体が発熱するので、金属部分を持たないセンサ、
あるいは、電波の影響を受けにくい構造が必要になり、
実用化されるものがほとんど無かった。このため、高周
波加熱調理中の食材の温度変化を検出し、その値に基づ
いて細かい温度制御を行なうことはほとんど行なわれて
いない。また、調理中の温度が検出できないために、食
材の不均一な加熱状態を改善するような制御を行なうこ
ともできなかった。したがって、高周波加熱調理装置を
用いて、微妙な温度制御が必要な調理、たとえば、低温
真空調理のようなものは行なわれていなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
加熱調理は、あらかじめ決められた出力や時間を適当に
組み合わせて調理を行なうか、湿度や重量のように調理
に関する間接量を検知して制御するものであった。すな
わち、調理に先立って食材の温度変化を予想したり、調
理途中の食材の温度をリアルタイムに把握することがで
きなかった。したがって、最適な調理条件が既知でない
場合にはうまく調理を行なうことが困難であり、また、
食材温度による微妙な温度制御ができないという欠点を
有していた。

【０００６】本発明は上記課題を解決するもので、加熱
調理中の食材の温度を変化を食材の量や種類、加熱条件
に合わせて推定する方法を提供し、さらには、調理中の
食材温度を微妙にコントロールする細かい制御を可能に
することを目的としたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため本発明の第一の温度推定方法は、食材情報と加熱情
報を入力する入力手段と、複数の食材物性情報と熱伝導
演算処理手順を記憶する記憶手段と、演算処理手段と、
出力手段を有し、前記演算処理手段として、前記入力手
段から入力された食材情報と加熱情報から、高周波加熱
による単位時間当たりの食材各部分の温度上昇値を求め
る際に、食材の温度上昇を求めたい部分の前後左右上下
の６方向を考えて、各方向の食材表面からの距離に応じ
て温度上昇成分を定め、それらを６方向分すべてたし合
わせ温度上昇値を決定し、この操作を食材全体に渡って
行なうことによって、食材全体の単位時間当たりの温度
上昇分布を求め、これに基づいて前記記憶手段に記憶さ
れた熱伝導演算処理手順にしたがって熱伝導計算を行な
うものである。

【０００８】ここで、温度上昇値成分を算出する条件と
して、温度上昇値を求める部分と表面との距離に減衰係
数を乗じた値に応じて、指数関数的に温度上昇値成分が
小さくなるような重みづけを採用した。

【０００９】また、第二の温度推定方法は、食材情報と
加熱情報を入力する入力手段と、複数の食材物性情報と
熱伝導演算処理手順を記憶する記憶手段と、演算処理手
段と、出力手段を有し、前記演算処理手段として、前記
入力手段から入力された食材情報と加熱情報から、高周
波加熱による単位時間当たりの食材各部分の温度上昇値
を求める際に、食材の温度上昇を求めたい部分と食材の
中心との距離を考え、中心から離れた部分ほど温度上昇
が大きくなるなるように温度上昇値を決定し、この操作
を食材全体に渡って行なうことによって、食材全体の単
位時間当たりの温度上昇分布を求め、これに基づいて前
記記憶手段に記憶された熱伝導演算処理手順にしたがっ
て熱伝導計算を行なうものである。

【００１０】第三の温度推定方法は、食材情報と加熱情
報を入力する入力手段と、複数の食材に関する演算係数
と演算処理手順を記憶する記憶手段と、演算処理手段
と、出力手段を有し、演算係数は温度上昇を求めたい部
分としてあらかじめ指定された２カ所の食材部位の現在
温度と、食材情報から得られる食材の重量、および、加
熱情報から得られる加熱出力と、前記指定された２カ所
の温度変化率を関係づけたもので、食材の種類に応じて
複数の演算係数が記憶されており、前記演算処理手段と
して、前記入力手段から入力された食材情報から得られ
る食材の種類により、最適な演算係数を選択するととも
に、食材の初期温度と加熱出力を用いて前記演算処理手
順に従って温度変化率を算出し、かつ、任意の計算時間
間隔ΔＴを設定することにより、時間ΔＴ後の温度計算
を行ない、以後、計算で得られ温度を現在温度として計
算処理を繰り返すものである。

【００１１】第四の温度推定方法は、食材情報と加熱情
報を入力する入力手段と、複数の食材に関する演算係数
と演算処理手順を記憶する記憶手段と、演算処理手段
と、出力手段と、食材表面の温度検出手段を有し、演算
係数は温度上昇を求めたい部分としてあらかじめ指定さ
れた食材部位の現在温度と、食材表面の現在温度と、食
材情報から得られる食材の重量、および、加熱情報から
得られる加熱出力と、前記指定された部位の温度変化率
を関係づけたもので、食材の種類に応じて複数の演算係
数が記憶されており、前記演算処理手段として、前記入
力手段から入力された食材情報から得られる食材の種類
により、最適な演算係数を選択するとともに、食材の初
期温度と加熱出力、および、温度検出手段より得られる
食材表面温度を用いて前記演算処理手順に従って温度変
化率を算出し、かつ、任意の計算時間間隔ΔＴを設定す
ることにより、時間ΔＴ後の温度計算を行ない、以後、
計算で得られた温度を現在温度として計算処理を繰り返
すものである。

【００１２】

【作用】本発明の温度推定方法は上記した手段により、
それぞれ次に示すような作用を行なう。

【００１３】第一の温度推定方法は、食材の表面からの
距離に応じて温度上昇値を決定するため、表面ほど高温
に、内部ほど低温になるという、主として高周波が食材
表面から内部に減衰しながら浸透して内部に加熱分布が
できる様子を表現する。この単位時間の温度上昇をもと
にして、食材内部での熱の伝わり方を熱伝導演算処理手
段により解析し食材内部の温度を推定する。

【００１４】第二の温度推定方法は、食材の温度上昇を
求める部分と食材の中心との距離を考え、中心から離れ
た部分ほど温度上昇が大きくなるように温度上昇値を決
定し、主として食材の形状に起因して生じる内部の加熱
分布を表現する。この単位時間の温度上昇をもとにし
て、食材内部での熱の伝わり方を熱伝導演算処理手段に
より解析し食材内部の温度を推定する。

【００１５】次に、第三の温度推定方法は、食材情報、
加熱情報として入力された食材の初期温度と重量と加熱
出力をもとに、演算係数と演算処理手順を用いてあらか
じめ指定された２カ所の食材部位の温度変化率を算出す
る。次に、任意の計算時間間隔ΔＴをとり、求めた温度
変化率をそれぞれ乗ずることによってΔＴ間の温度上昇
値を求める。さらに、求めた温度をそれぞれの部位の現
在温度として、再度、温度変化率を求める。この操作を
繰り返し、あらかじめ指定された２カ所の部位につい
て、加熱開始からの時々刻々の温度を推定する。

【００１６】さらに、第四の温度推定方法は、食材情
報、加熱情報として入力された食材の初期温度と重量と
加熱出力と温度検出手段により検知した食材表面温度を
もとに、演算係数と演算処理手順を用いてあらかじめ指
定された部位の温度変化率を算出する。次に、任意の計
算時間間隔ΔＴをとり、求めた温度変化率を乗じてΔＴ
間の温度上昇値を求める。さらに、求めた温度とΔＴ後
に検出した食材表面温度をそれぞれの現在温度として、
再度、温度変化率を算出する。この操作を繰り返し、あ
らかじめ指定された部位の温度を推定する。

【００１７】

【実施例】以下本発明の実施例について図を参照して説
明する。

【００１８】図１は本発明の第一から第三の温度推定方
法を行なうためのハードウェア構成を示すブロック図で
ある。入力手段８は食材情報や加熱情報を入力するため
のもので、キーボードや押しボタン、あるいは、タッチ
パネルなどがある。記憶手段９は演算処理に必要な食材
の物性値情報や演算処理手順などを記憶しておくもの
で、具体的には各種の磁気記録装置や光ディスクなどが
ある。演算処理手段１０は入力データや記憶手段９に蓄
えられたデータをもとに実際に温度推定の演算処理を行
なうところであり、ここでの具体的な演算処理動作につ
いては後述する。出力手段１１は求めた温度を表示、出
力するもので、各種のディスプレイやプリンタ、あるい
は、推定温度を用いて加熱装置の制御を行なう場合に
は、各種信号線を介しての出力が行なわれる。

【００１９】図２は本発明の第一の温度推定方法の手順
を示すフローチャートである。最初に、入力手段８を用
いて食材情報を入力する（手順１２）。食材情報とは、
食材名、重量、形状、温度などの情報であり、これらの
入力方法はあらかじめ設定されたメニューから選択する
方法やキーボードで直接入力する方法などが考えられ
る。次に、加熱情報を入力する（手順１３）。加熱情報
とは、加熱出力と照射時間であり、出力が時々刻々変化
する場合は、その変化の条件が与えられる。この情報も
食材情報と同様の入力手段８で入力されるが、調理装置
と組み合わせて用いる場合には、調理装置の制御パラメ
ータから自動的に入力することも可能である。

【００２０】さて、実際の温度推定は以下の手順で行な
う。まず、食材全体をいくつかの領域に分けてそのうち
のひとつの領域に着目する（手順１４）。領域分割は熱
伝導解析の際にも利用するので、ある程度細かく分ける
必要がある。今、着目した部分の前後左右上下の６方向
を考え、まずひとつの方向について表面との距離を算出
する（手順１５）。その値に応じてその部分の温度上昇
成分Δｔを決定する。図３は表面からの距離によって高
周波が減衰する様子を模式的に表したものである。ま
た、図４は複数の方向から高周波が浸透したときに角部
に近いほど加熱が大きくなることを示したものである。

【００２１】図３において、表面からの距離ｘと温度上
昇成分Δｔの最適な対応関係は、食材の種類や形状、調
理装置の特性など様々な要因で変わってくるが、一例と
して、次のような式で与えられる。

【００２２】Δｔ＝Ｅ*exp［−αｘ］ ここで、Ｅは加熱出力に比例した定数であり、加熱出力
を表わす量である。加熱出力が０のときはＥも０であ
る。αは正の値で、食材内部での高周波の減衰率であ
る。αは食材毎に求められる高周波の半減深度をもとに
設定することができる。この式は、高周波が食材内部に
浸透するにつれて弱まり、加熱効果が小さくなることを
表現しており、高周波加熱装置による実際の加熱現象の
特徴を表わしている。このようにして６方向の温度上昇
成分Δｔ１〜Δｔ６をもとめれば、それらをたし合わせ
ること（手順１８）によって、着目した部分の高周波に
よる単位時間の温度上昇値を求めることができる。この
操作を食材の全領域について行ない、高周波による単位
時間当たりの食材全体の温度上昇値分布を求める（手順
１９）。

【００２３】つぎに、計算時間間隔ΔＴを設定する（手
順２０）。計算時間間隔ΔＴは加熱条件より得られる高
周波の照射時間より短い範囲で任意に設定できるが、熱
伝導演算処理を精度良く行うためには細かく設定する必
要がある。具体的な数値は食材や加熱の条件で異なる
が、一般的には１秒以下が望ましい。先の手順で食材全
体の単位時間当たりの温度上昇値分布が求まっているの
で、ΔＴを乗ずることによって、その時間間隔の温度上
昇値を算出することができる（手順２１）。

【００２４】さらに、この温度上昇値と現在温度を加え
て食材全体の温度分布を求め、それを初期条件としてΔ
Ｔ間の熱の移動解析を熱伝導演算処理手順にしたがって
行なう（手順２２）。熱伝導演算処理手順については種
々の計算法が考案されているが、ここでは、いずれかの
計算法に限定するものではない。このようにして、ΔＴ
後の任意の部位の温度を推定することができる（手順２
３）。

【００２５】この後、さらに時刻を進めた状態の温度を
推定したい場合は、上記の手順をＮ回繰り返すことによ
って、Ｎ*ΔＴ後の温度を推定することができる（手順
２４）。なお、加熱情報の加熱条件に高周波を照射しな
い時間が含まれる場合は、その時間については上記の手
順中の熱伝導演算処理手順のみを行なえば良い。一般に
この状態では高温に加熱された食材の外側から低温の内
側に向かって熱伝導が進むと考えられる。

【００２６】このように、高周波による食材の温度上昇
を時々刻々捉えることによって、食材の温度をパラメー
タとした制御を行なうことができるので、単なる時間制
御や蒸気などによる制御よりも精度良く温度管理ができ
る。たとえば、食材の内部を５０℃にしたいとき、どの
程度の出力でどのぐらいの時間照射すればその温度が達
成されるか、また、その時に中心以外の部位はどのよう
な温度になっているかを知ることができる。したがっ
て、それらの食材内部の温度状態に合わせた制御が可能
になる。さらに、食材の表面と中心部の温度差をある程
度以下に抑えたい場合には、加熱出力を弱めたり、ある
いは、断続運転の制御をすることによって、表面温度を
あまり上げることなく、中心温度を上げる制御方法を検
討することができる。

【００２７】図５は本発明の第二の温度推定方法の手順
を示すフローチャートである。前述の例と同様に、最初
に、入力手段８を用いて食材情報を入力する（手順１
２）。次に、加熱情報を入力する（手順１３）。これら
入力内容や方法は第一の温度推定方法の場合と同様であ
る。

【００２８】実際の温度推定は以下の手順で行なう。第
一の温度推定方法と同様に、食材全体をいくつかの領域
に分けてそのうちのひとつの領域に着目する（手順１
４）。領域分割は熱伝導解析の際にも利用するので、あ
る程度細かく分ける必要がある。今、着目した部分と食
材の中心との距離を考え（手順２５）、その値に応じて
その部分の単位時間当たりの温度上昇値Δｔを算出する
（手順２６）。ここで、中心からの距離ｌと温度上昇値
Δｔの最適な対応関係は、食材の種類や形状、調理装置
の特性など様々な要因で変わってくるが、一例として、
次のような式で与えられる。

【００２９】Δｔ＝Ｅ*（ａ*ｌ＋ｂ） 前例と同様、Ｅは加熱出力に比例した定数である。ａ，
ｂは食材毎に定められた定数である。上式では（）の中
は中心からの距離ｌに関する一次式で表している。ここ
の式は食材や装置によって最適な表現が変わってくる
が、食材の中心からより離れた部分が高温になる。つま
り、内部よりは表面側が、表面の真ん中よりは角の部分
が高温になる実際の加熱現象を表わしている。この式を
用いて、着目した部分の高周波による単位時間の温度上
昇値を求めることができる。この操作を食材の全領域に
ついて行ない、高周波による単位時間当たりの食材全体
の温度上昇値分布を求める（手順２７）。

【００３０】つぎに、計算時間間隔ΔＴを設定する（手
順２０）。計算時間間隔ΔＴは加熱条件より得られる高
周波の照射時間より短い範囲で任意に設定できるが、熱
伝導演算処理を精度良く行うためには細かく設定する必
要がある。具体的な数値は食材や加熱の条件で異なる
が、一般的には１秒以下が望ましい。先の手順で食材全
体の単位時間当たりの温度上昇値分布が求まっているの
で、ΔＴを乗ずることによって、その時間間隔の温度上
昇値を算出することができる（手順２１）。

【００３１】さらに、この温度上昇値と現在温度を加え
て食材全体の温度分布を求め、それを初期条件としてΔ
Ｔ間の熱の移動解析を熱伝導演算処理手順にしたがって
行なう（手順２２）。前述のように、熱伝導演算処理手
順については種々の計算法が提案されているが、ここで
も、いずれかの計算法に限定するものではない。このよ
うにして、ΔＴ後の任意の部位の温度を推定することが
できる（手順２３）。

【００３２】この後、さらに時刻を進めた状態の温度を
推定したい場合は、上記の手順をＮ回繰り返すことによ
って、Ｎ*ΔＴ後の温度を推定することができる（手順
２４）。なお、加熱情報の加熱条件に高周波を照射しな
い時間が含まれる場合は、その時間については上記の手
順中の熱伝導演算処理手順のみを行なえば良い。一般に
この状態では高温に加熱された部分から低温の部分に向
かって熱伝導が進むと考えられる。

【００３３】前述の例と同様に、こうして高周波による
食材の温度上昇を時々刻々捉えることによって、食材の
温度をパラメータとした制御を行なうことができるの
で、単なる時間制御や蒸気などによる制御よりも精度良
く温度管理ができる。たとえば、食材の中央付近を５０
℃にしたいとき、どの程度の出力でどのぐらいの時間照
射すればその温度が達成されるか、また、その時に中央
以外の端の部分はどのような温度になっているかを知る
ことができる。したがって、それらの食材内部の温度状
態に合わせた制御が可能になる。さらに、食材の高温部
と低温部の温度差をある程度以上大きくしたくない場合
には、加熱出力を弱めたり、あるいは、断続運転の制御
をすることによって、高温部の温度をあまり上げること
なく、低温部の温度を上げる制御方法を検討することが
できる。

【００３４】図６は本発明の第一と第二の温度推定方法
を複合させた温度推定方法のフローチャートである。高
周波による温度上昇値を求める際に、表面から浸透する
につれて減衰する現象と中心から離れた先端部ほど加熱
されやすい現象の両方を考慮することによって、より多
くの種類の食材に対してより精度良く温度推定をするこ
とが可能になる。

【００３５】図７は本発明の第三の温度推定方法の手順
を示すフローチャートである。本発明の温度推定方法
は、あらかじめ定められた食材内の２点の温度を推定す
るもので、食材毎に設定された演算係数３１を用いる。
演算係数３１とは、温度を求める２点の温度と食材の重
量と加熱出力の４つの値から、温度を求める２点の温度
変化率を算出するための係数であり、食材毎に設定され
ている。また、演算係数３１を用いて温度変化率を算出
する方法が演算処理手順３２であり、演算係数３１の形
式は演算処理手順３２によって異なる。具体的な演算処
理の方法としては、理論をもとに定式化を行なう方法や
ニューロ技術を用いる方法などが考えられるが、一般的
には理論的に定式化することは困難であり、ニューロ技
術を用いて学習効果の結果として演算係数３１を設定す
るほうが便利である。ニューロ技術とは、脳の神経回路
網に似せて、入力値と出力値の関係を定式化する技術
で、複数の入力値と複数の出力値のセットが多数あれ
ば、それらの関係をできるだけ少ない誤差で満足するよ
うな演算係数３１を求めることができる。

【００３６】本実施例では、温度を推定する部分として
もっとも低温の食材中心部ともっとも高温の食材角部を
指定し、食材の重量、加熱出力をいろいろと変えて、両
指定点の温度変化率を多数求めた。このデータをもとに
ニューロ技術を用いて演算係数３１を求めておくと、事
前に温度変化率を求めていなかった重量や出力条件に対
する温度変化率を簡単に算出することができる。演算係
数３１を算出するもとになるデータは実際に実験して集
めることも可能であるが、前述の第一、あるいは、第二
の温度推定方法で述べた計算で集めることもできる。実
験を行なう場合はあくまで実測であると言うことがデー
タの説得性につながるが、実験が大変であるし、場合に
よっては実験できないような条件も存在する。かつ、ニ
ューロ技術を用いて演算係数３１を求める場合は実験結
果に含まれる誤差やばらつきの影響により、うまく求ま
らないこともある。

【００３７】一方、計算で集める場合は、データ収集が
簡単で、幅広い条件で数多く取れる上に、ばらつきを含
まないので、計算に用いるモデルがうまくできていれ
ば、演算係数３１を求めるのに便利である。

【００３８】このような演算係数を用いた温度推定の手
順は次のようになる。前述の例と同様に、最初に、入力
手段８を用いて食材情報を入力する（手順１２）。次
に、加熱情報を入力する（手順１３）。これらの入力内
容や方法は第一の温度推定方法の場合と同様である。入
力された食材情報より食材名が分かれば、使うべき演算
係数３１が決まる。さらに、初期温度と重量が食材情報
より得られ、加熱出力が加熱情報より得られるので、演
算処理手順３２にしたがって、角部と中心部の温度変化
率が簡単に求まる（手順３０）。ここで、計算時間間隔
ΔＴを決めれば（手順２０）、ΔＴ後の２点の温度はす
ぐに得られる。

【００３９】こうして得られた２点の温度を用いて、再
度、温度変化率を求める手順（手順３０を繰り返せば、
任意の時刻の温度を求めることができる（手順２４）。

【００４０】本発明の温度推定方法では食材内の２点の
温度しか求まらないが、演算係数３１を用いていること
によって温度推定に要する時間が非常に短くなる。演算
係数３１を算出しておく必要があり、その作業に多少の
時間が必要であるが、実際の温度推定そのものはパソコ
ンで数秒〜数十秒でできる。したがって、加熱装置に組
み込んで使用するような場合に適している。また、２点
だけの温度推定であるが、オーブンなどの加熱装置の場
合、一般的に中心部がもっとも低温で、表面がもっとも
高温になることを考えれば、制御用としても十分役に立
つものである。つまり、表面の温度が高温になりすぎな
いように入切制御を繰り返しながら、中心部の温度が所
定の温度になるように制御することが可能であり、全体
をほぼ均一な温度に加熱することができる。さらに、必
要であれば、同様のニューロ技術を用いて温度推定の指
定点を３点、４点と増やすことも可能である。

【００４１】図８は本発明の第四の温度推定方法を行な
うためのハードウェア構成を示すブロック図であり、図
１に示した構成に温度検出手段３４が加わっている。図
９は本発明の第四の温度推定方法の手順を示すフローチ
ャートである。本発明の温度推定方法は、あらかじめ定
められた食材内の１点の温度を、実際に加熱を行いなが
らリアルタイムに推定するもので、食材毎に設定された
演算係数３５を用いる。演算係数３５は、第三の温度推
定方法のところで述べたものと基本的に同じであるが、
ここでは、温度を求める点の温度と食材表面の１点の温
度と食材の重量と加熱出力の４つの値から、温度を求め
る点の温度変化率を算出するものである。また、食材の
表面温度を測定するための温度検出手段も用いる。演算
係数３５の求め方や演算処理へのニューロ技術の適用な
どは、前述と同様である。

【００４２】本実施例では、温度を推定する部分として
もっとも低温の食材中心部をとり、食材表面の点として
もっとも高温の食材角部を指定した。この場合の演算係
数３５の算出方法は、第三の温度推定方法で温度を求め
る２点として中心部と角部表面を指定したの同じであ
る。もちろん、演算係数３５を求めるためのデータを集
めるには、実験的な方法と計算的な方法のどちらでも可
能である。

【００４３】本発明の計測と並行したリアルタイムでの
温度推定の手順は次のようになる。前述の例と同様に、
最初に、入力手段８を用いて食材情報を入力する（手順
１２）。次に、加熱情報を入力する（手順１３）。これ
らの入力内容や方法は第三の温度推定方法の場合と同様
である。入力された食材情報より食材名が分かれば、使
うべき演算係数３５が決まる。さらに、初期温度と重量
が食材情報より得られ、加熱出力が加熱情報より得られ
るので、温度検出手段３４により角部表面の温度を検出
すれば（手順３６）、演算処理手順３２にしたがって、
中心部の温度変化率が簡単に求まる（手順３０）。ここ
で、計算時間間隔ΔＴを決め（手順２０）、ΔＴ後の中
心部温度を求める（手順３７）。

【００４４】１回目の表面温度検出からΔＴ後に、再
度、角部表面の温度を検出し、その温度と先に求めた中
心温度を用いて中心部の温度変化率、さらに、中心部温
度を求める。このようにして、ΔＴ間隔でリアルタイム
に中心温度を推定することができるので、中心温度をパ
ラメータにした加熱の制御が容易に行なえる。本発明の
方法では表面温度を直接検出しているので、２点を推定
する第三の方法よりも精度良く中心部温度を推定するこ
とが可能になる。さらに、表面温度の計測は赤外線セン
サを用いれば非接触で、かつ、高周波加熱の環境下でも
可能であり、中心温度を直接測るよりも数段容易であ
る。

【００４５】

【発明の効果】以上実施例で説明したように本発明の温
度推定方法によれば、加熱時の温度むらを持った食材の
温度を１点、あるいは、複数点知ることができる。具体
的には、第一の温度推定方法においては、高周波が食材
表面から浸透するにつれて減衰する現象を表現して食材
内部の温度分布を求めることができる。第二の方法は、
食材の中央よりも端のほうが加熱されやすいという形状
に起因する加熱むらを捉える温度推定方法である。ま
た、これら第一、第二の方法を組み合わせることによ
り、さらに精度を上げることができる。第三の温度推定
方法は、あらかじめ指定した２点について、温度変化率
を求める演算係数を用意しておく方法で、非常に高速に
温度を推定することができる。第四の温度推定方法は、
実際に加熱調理を行ないながらリアルタイムに中心温度
を推定する方法で、温度検出手段により表面角部の温度
を検出することによって、高い精度で中心温度が推定さ
れる。

【００４６】このように、調理中の食材の温度変化を捉
えることによって、希望の温度変化パターンに一致する
ように加熱制御することが可能になる。調理を開始する
に際しては、あらかじめ、最適な加熱条件を検討するこ
とができるようになり、調理中には、食材の中心温度を
基準にして火加減を調節することができる。したがっ
て、初めての調理を行なうときにも経験に頼らずに最適
な加熱パターンを設定できるし、蒸気のような間接的な
パラメータで調理を進めるよりも、温度制御が容易にな
るので、常にうまく調理することができるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるシステム構成を示す
ブロック図

【図２】本発明の温度推定方法の一実施例の動作を示す
フローチャート

【図３】同実施例における高周波の浸透による減衰を説
明する模式図

【図４】同実施例における高周波の浸透の様子を説明す
る模式図

【図５】本発明の温度推定方法の一実施例の動作を示す
フローチャート

【図６】本発明の温度推定方法の他の実施例の動作を示
すフローチャート

【図７】本発明の他の温度推定方法の一実施例の動作を
示すフローチャート

【図８】本発明の他の温度推定方法の実施例におけるシ
ステム構成を示すブロック図

【図９】同実施例の動作を示すフローチャート

【図１０】従来の高周波加熱装置の斜視図

【符号の説明】

８ 入力手段 ９ 記憶手段 １０ 演算処理手段 １１ 出力手段

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】食材情報と加熱情報を入力する入力手段
   と、複数の食材物性情報と熱伝導演算処理手順を記憶す
   る記憶手段と、演算処理手段と、出力手段を有し、前記
   演算処理手段として、前記入力手段から入力された食材
   情報と加熱情報から、高周波加熱による単位時間当たり
   の食材各部分の温度上昇値を求める際に、食材の温度上
   昇を求めたい部分の前後左右上下の６方向を考えて、各
   方向の食材表面からの距離に応じて温度上昇成分を定
   め、それらをすべてたし合わせ温度上昇値を決定し、こ
   の操作を食材全体に渡って行なうことによって、食材全
   体の単位時間当たりの温度上昇分布を求め、これに基づ
   いて前記記憶手段に記憶された熱伝導演算処理手順にし
   たがって熱伝導演算処理を行なう食材内部の温度推定方
   法。
2. 【請求項２】温度上昇値を求める部分と表面との距離に
   減衰係数を乗じた値に応じて、指数関数的に温度上昇値
   成分が小さくなるように重みづけをした請求項１記載の
   食材内部の温度推定方法。
3. 【請求項３】食材情報と加熱情報を入力する入力手段
   と、複数の食材物性情報と熱伝導演算処理手順を記憶す
   る記憶手段と、演算処理手段と、出力手段を有し、前記
   演算処理手段として、前記入力手段から入力された食材
   情報と加熱情報から、高周波加熱による単位時間当たり
   の食材各部分の温度上昇値を求める際に、食材の温度上
   昇を求めたい部分と食材の中心との距離を考え、中心か
   ら離れた部分ほど温度上昇が大きくなるように温度上昇
   値を決定し、この操作を食材全体に渡って行なうことに
   よって、食材全体の単位時間当たりの温度上昇分布を求
   め、これに基づいて前記記憶手段に記憶された熱伝導演
   算処理手順にしたがって熱伝導演算処理を行なう食材内
   部の温度推定方法。
4. 【請求項４】食材情報と加熱情報を入力する入力手段
   と、複数の食材物性情報と熱伝導演算処理手順を記憶す
   る記憶手段と、演算処理手段と、出力手段を有し、前記
   演算処理手段として、前記入力手段から入力された食材
   情報と加熱情報から、高周波加熱による単位時間当たり
   の食材各部分の温度上昇値を求める際に、食材の温度上
   昇を求めたい部分と食材の中心との距離を考え、中心か
   ら離れた部分ほど温度上昇が大きく、かつ、食材の温度
   上昇を求めたい部分の前後左右上下の６方向を考えて、
   各方向の食材表面からの距離が小さいほど温度上昇が大
   きくなるように温度上昇成分を定め、それらをすべてた
   し合わせて温度上昇値を決定し、この操作を食材全体に
   渡って行なうことによって、食材全体の単位時間当たり
   の温度上昇分布を求め、これに基づいて前記記憶手段に
   記憶された熱伝導演算処理手順にしたがって熱伝導演算
   処理を行なう食材内部の温度推定方法。
5. 【請求項５】食材情報と加熱情報を入力する入力手段
   と、複数の食材に関する演算係数と演算処理手順を記憶
   する記憶手段と、演算処理手段と、出力手段を有し、演
   算係数は温度上昇を求めたい部分としてあらかじめ指定
   された２カ所の食材部位の現在温度と、食材情報から得
   られる食材の重量、および、加熱情報から得られる加熱
   出力と、前記指定された２カ所の温度変化率を関係づけ
   たもので、食材の種類に応じて複数の演算係数が記憶さ
   れており、前記演算処理手段として、前記入力手段から
   入力された食材情報から得られる食材の種類により、最
   適な演算係数を選択するとともに、食材の初期温度と加
   熱出力を用いて前記演算処理手順に従って温度変化率を
   算出し、かつ、任意の計算時間間隔ΔＴを設定すること
   により、時間ΔＴ後の温度計算を行ない、以後、計算で
   得られた温度を現在温度として演算処理を繰り返す食材
   内部の温度推定方法。
6. 【請求項６】演算係数は実験計測結果に基づいて定めら
   れた請求項５記載の食材内部の温度推定方法。
7. 【請求項７】演算係数はコンピュータによる熱伝導解析
   結果に基づいて定められた請求項５記載の食材内部の温
   度推定方法。
8. 【請求項８】食材情報と加熱情報を入力する入力手段
   と、複数の食材に関する演算係数と演算処理手順を記憶
   する記憶手段と、演算処理手段と、出力手段と、食材表
   面の温度検出手段を有し、演算係数は温度上昇を求めた
   い部分としてあらかじめ指定された食材部位の現在温度
   と、食材表面の現在温度と、食材情報から得られる食材
   の重量、および、加熱情報から得られる加熱出力と、前
   記指定された部位の温度変化率を関係づけたもので、食
   材の種類に応じて複数の演算係数が記憶されており、前
   記演算処理手段として、前記入力手段から入力された食
   材情報から得られる食材の種類により、最適な演算係数
   を選択するとともに、食材の初期温度と加熱出力、およ
   び、温度検出手段より得られる食材表面温度を用いて前
   記演算処理手順に従って温度変化率を算出し、かつ、任
   意の計算時間間隔ΔＴを設定することにより、時間ΔＴ
   後の温度計算を行ない、以後、計算で得られた温度を現
   在温度として演算処理を繰り返す食材内部の温度推定方
   法。