JP2936853B2

JP2936853B2 - 調理器具

Info

Publication number: JP2936853B2
Application number: JP33819491A
Authority: JP
Inventors: 博久今井; 一成西井; 謙三黄地; 祥浩石嵜; 基孫中
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1991-12-20
Publication date: 1999-08-23
Anticipated expiration: 2014-08-23
Also published as: JPH05172338A

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、ガスオー
ブン、ロースター等において自動調理を目的とした調理
器具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の調理器具（ここではオー
ブンレンジ）は図９に示すように構成されていた。以
下、その構成について説明する。

【０００３】図に示すように、調理器具１は、調理物を
入れる調理室２と、調理物を調理する調理手段である加
熱供給手段３、調理室２の雰囲気温度を検出しサーミス
タ等から構成される温度検出手段４、この温度検出手段
４からの情報により加熱供給手段３を制御する制御手段
５から構成されていた。このような構成で自動調理をす
るために、調理物の重量、初期温度等を知る必要があ
る。そのために電源投入時からの温度検出手段４の出力
がある温度に達するまでの時間を測定し、この時間の長
さで調理物の重量を推測し、この時間に各調理物特有の
定数ｋを乗じた時間を最適調理時間としていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の調理器具では、調理室内の雰囲気温度を検出し
て調理物の重量を判断し調理時間を決定していたため
に、調理物の出来上りにかなりのばらつきがあった。ま
た、各調理物特有の定数ｋを乗じて最適調理時間として
いたので、各調理物に対応した調理物選択手段が必要に
なりその選択操作は煩雑で使い勝手の悪いものであっ
た。また、標準的な出来上がり状態は実現できても使用
者にとっては調理の出来上がりにそれぞれ異なった好み
というものがあり、これについては実現されていなかっ
た。

【０００５】本発明は上記課題を解決するもので、調理
物の調理度合を、現実に計測・検出できる調理室内の固
有物理量により実時間を推定して出来上りのばらつきを
なくし、また調理物選択の操作を簡易にして使い勝手の
向上を図り、更に使用者の好みに応じて調理物の出来上
がり状態を実現する調理器具を提供することを目的とし
ている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、調理器具の一部を形成し調理物を格納す
る調理室と、調理物を調理する調理手段と、調理物の固
有物理量を検出する固有物理量検出手段と、調理の出来
上がり強度を入力する出来上がり強度入力手段と、固有
物理量検出手段の出力情報に基づき調理物の調理度合を
推定する調理度合推定手段と、調理度合推定手段の出力
と出来上がり強度入力手段との情報に基づき調理手段を
制御する制御手段を備えたものである。

【０００７】また調理度合推定手段は、複数の神経素子
より構成される神経回路網をモデル化した手法により、
獲得・学習された調理物の調理度合を推定する複数の結
合重み係数を内部に持つ神経回路網模式手段を備えたも
のである。

【０００８】

【作用】本発明は上記構成により、固有物理量検出手段
からの調理物の固有物理量情報は調理度合推定手段に入
力される。そして実際に調理される実調理環境をすべて
学習し、内部に複数の結合重み係数として持つ神経回路
網模式手段を有する調理度合推定手段は、調理物の調理
度合を時々刻々推定していく。制御手段は、調理度合推
定手段の出力と出来上がり強度入力手段の情報に基づき
調理手段を制御していき調理を終了させる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１および図２を
基に説明する。なお、従来技術の場合と同じ構成要素の
ものには同一符号を付して説明を省略する。

【００１０】本一実施例では、調理器具として、電子レ
ンジに応用した場合について説明する。図１に示すよう
に、固有物理量検出手段６は調理物の固有物理量を検出
する。本一実施例では、調理物の重量変化を検出するも
のであり、ストレンゲージ等で構成されている。なお、
このセンサは重量を検出できるものであればよく、本発
明を拘束するものではない。計時手段７は電源投入時よ
りの時間をカウントする。操作手段８は調理のカテゴリ
ーを選択するカテゴリー選択キー９と調理開始・停止を
行なう調理キー１０と、出来上がりの強度を決める出来
上がり強度入力手段１１よりなる。調理度合推定手段１
２は固有物理量検出手段６、計時手段７、カテゴリー選
択キー９の出力に基づき調理物の調理度合を推定するも
のであり、制御手段５は、調理度合推定手段１２の出力
と出来上がり強度入力手段１１からの情報に基づき調理
手段３を制御する。調理手段３は、マイクロ波供給手段
であり調理室２に配設されている。又、１３は調理情報
の表示等を行なう表示手段であり液晶表示部よりなる。
さらに、１４はＡ／Ｄ変換手段であり固有物理量検出手
段６の出力をディジタルに変換している。図２に表示部
と操作部の構成を示す。

【００１１】調理度合推定手段１２としては、従来の制
御手段が適用できないため、多次元情報処理手法として
最適な神経回路網をモデル化した手段を適用している。
すなわち、調理度合推定手段としては、神経回路網をモ
デル化した手法によって学習獲得された調理物の調理度
合を推定する複数の結合重み係数を内部にもつ神経回路
網模式手段を有するものである。

【００１２】また調理物の出来上りに影響を与える要因
としては、調理室内の初期温度、調理物の初期温度及び
調理の種類（カテゴリー）等が考えられる。そして、こ
れらの要因によって出来上りは大きく変動する。

【００１３】調理物の調理度合を推定する神経回路網に
おいて複数の結合重み係数は、実際に調理する時の環境
（前記した要因のいろいろな組合せた環境）において調
理した場合、そのいろいろな環境のもとで、最適な出来
上り状態を実現するまでの調理時間と、調理物の重量が
どのように変化するかというデータを収集し、環境デー
タと調理物の重量変化データと調理物の調理度合（最適
調理時間）データとの相関を神経回路網模式手段に学習
させることによって得ることができる。用いるべき神経
回路網模式手段としては、文献１（Ｄ．Ｅ．ラメルハー
ト他２名著、甘利俊一監訳「ＰＤＰモデル」（株）産業
図書、１９８９年）、文献２（中野馨他７名著「ニュー
ロコンピュータの基礎」（株）コロナ社刊、Ｐ１０２、
１９９０年）、特公昭６３−５５１０６号公報などに示
されたものがある。以下、文献１に記載された最もよく
知られた学習アルゴリズムとして誤差逆伝搬法を用いた
多層パーセプトロンを例にとり、具体的な神経回路網模
式手段の構成および動作について説明する。

【００１４】図３は、神経回路網模式手段の構成単位と
なる神経素子の概念図である。図３において、２１〜２
Ｎは神経のシナプス結合を模擬する疑似シナプス結合変
換器であり、２ａは疑似シナプス結合変換器２１〜２Ｎ
からの出力を加算する加算器であり、２ｂは設定された
非線形関数、たとえば、しきい値をｈとするシグモイド
関数、ｆ（ｙ，ｈ）＝１／（１＋ｅｘｐ（−ｙ＋ｈ））（式１）によって加算器２ａの出力を非線形変換する非線形変換
器である。なお、図面が煩雑になるので省略したが、修
正手段からの修正信号を受ける入力線が疑似シナプス結
合変換器２１〜２Ｎと非線形変換器２ｂにつながってい
る。また、疑似シナプス結合変換器２１〜２Ｎが神経回
路網模式手段の結合重み係数となる。この神経素子に
は、信号処理モードと学習モードの２つの種類の動作モ
ードがある。

【００１５】以下、図３に基づいて神経素子のそれぞれ
のモードの動作について説明する。まず、信号処理モー
ドの動作の説明をする。神経素子はＮ個の入力Ｘ１〜Ｘ
ｎを受けて１つの出力を出す。ｉ番目の入力信号Ｘｉ
は、四角で示されたｉ番目の疑似シナプス結合変換器２
ｉにおいてＷｉ・Ｘｉに変換される。疑似シナプス結合
変換器２１〜２Ｎで変換されたＮ個の信号Ｗ１・Ｘ１〜
Ｗｎ・Ｘｎは加算器２ａに入り、加算結果ｙが非線形変
換器２ｂに送られ、最終出力ｆ（ｙ，ｈ）となる。つぎ
に、学習モードの動作について説明する。学習モードで
は、疑似シナプス結合変換器２１〜２Ｎと非線形変換器
２ｂの変換パラメータＷ１〜Ｗｎとｈを、修正手段から
の変換パラメータの修正量ΔＷ１〜ΔＷｎとΔｈを表す
修正信号を受けて、Ｗｉ＋ΔＷｉ；ｉ＝１，２，・・，Ｎｈ＋Δｈ（式２）と修正する。

【００１６】図４は上記神経素子を４つ並列につないで
構成した信号変換手段の概念図である。いうまでもな
く、以下の説明は、この信号変換手段を構成する神経素
子の個数を４個に特定するものではない。図４におい
て、２１１〜２４４は疑似シナプス結合変換器であり、
２０１〜２０４は、図３で説明した加算器２ａと非線形
変換器２ｂをまとめた加算非線形変換器である。図４に
おいて、図３と同様に図面が煩雑になるので省略した
が、修正手段からの修正信号を受ける入力線が疑似シナ
プス結合変換器２１１〜２４４と加算非線形変換器２０
１〜２０４につながっている。疑似シナプス結合変換器
２１１〜２４４も結合重み係数となる。この信号変換手
段の動作については、図３で説明した神経素子の動作が
並列してなされるものである。

【００１７】図５は、学習アルゴリズムとして誤差逆伝
搬法を採用した場合の信号処理手段の構成を示したブロ
ック図で、３１は上述の信号変換手段である。ただし、
ここではＮ個の入力を受ける神経素子がＭ個並列に並べ
られたものである。３２は学習モードにおける信号変換
手段３１の修正量を算出する修正手段である。以下、図
５に基づいて信号処理手段の学習を行う場合の動作につ
いて説明する。信号変換手段３１はＮ個の入力Ｓ
_in（Ｘ）を受け、Ｍ個の出力Ｓ_out（Ｘ）を出力する。
修正手段３２は、入力信号Ｓ_in（Ｘ）と出力信号Ｓ_out
（Ｘ）とを受け、誤差計算手段または後段の信号変換手
段からのＭ個の誤差信号δ_i（Ｘ）の入力があるまで待
機する。誤差信号δ_i（Ｘ）が入力され修正量を ΔＷ_ij＝δ_i（Ｘ）・Ｓ_iout (Ｘ）・（１−Ｓ_iout (Ｘ））・Ｓ_jin（Ｘ）（ｉ＝１〜Ｎ，ｊ＝１〜Ｍ）（式３）と計算し、修正信号を信号変換手段３１に送る。信号変
換手段３１は、内部の神経素子の変換パラメータを上で
説明した学習モードにしたがって修正する。

【００１８】図６は、神経回路網模式手段を用いた多層
パーセプトロンの構成を示すブロック図であり、３１
Ｘ、３１Ｙ、３１ＺはそれぞれＫ個、Ｌ個、Ｍ個の神経
素子からなる信号変換手段であり、３２Ｘ、３２Ｙ、３
２Ｚは修正手段であり、３３は誤差計算手段である。以
上のように構成された多層パーセプトロンについて、図
６を参照しながらその動作を説明する。信号処理手段３
４Ｘにおいて、信号変換手段３１Ｘは、入力Ｓ
_iin（Ｘ）（ｉ＝１〜Ｎ）を受け、出力Ｓ_jout (Ｘ）
（ｊ＝１〜Ｋ）を出力する。修正手段３２Ｘは、信号Ｓ
_iin（Ｘ）と信号Ｓ_jout (Ｘ）を受け、誤差信号δ
_j（Ｘ）（ｊ＝１〜Ｋ）が入力されるまで待機する。以
下同様の処理が、信号処理手段３４Ｙ、３４Ｚにおいて
行われ、信号変換手段３１Ｚより最終出力Ｓ_hout（Ｚ）
（ｈ＝１〜Ｍ）が出力される。最終出力Ｓ_hout (Ｚ）
は、誤差計算手段３３にも送られる。誤差計算手段３３
においては、２乗誤差の評価関数ＣＯＳＴ（式４）に基
づいて理想的な出力Ｔ（Ｔ１，・・・・・ＴM）との誤
差が計算され、誤差信号δ_h（Ｚ）が修正手段３２Ｚに
送られる。

【００１９】

【数１】

【００２０】ただし、ηは多層パーセプトロンの学習速
度を定めるパラメータである。つぎに、評価関数を２乗
誤差とした場合には誤差信号は、 δｈ（ｚ）＝−η・（Ｓ_hout (Ｚ）−Ｔ_h）（式５）となる。修正手段３２Ｚは、上で説明した手続きにした
がって、信号変換手段３１Ｚの変換パラメータの修正量
ΔＷ（Ｚ）を計算し、修正手段３２Ｙに送る誤差信号を
（式６）に基づき計算し、修正信号ΔＷ（Ｚ）を信号変
換手段３１Ｚに送り、誤差信号δ（Ｙ）を修正手段３２
Ｙに送る。信号変換手段３１Ｚは、修正信号ΔＷ（Ｚ）
に基づいて内部のパラメータを修正する。なお、誤差信
号δ（Ｙ）は（式６）で与えられる。

【００２１】

【数２】

【００２２】ここで、Ｗ_ij（Ｚ）は信号変換手段３１Ｚ
の疑似シナプス結合変換器の変換パラメータである。以
下、同様の処理が信号処理手段３４Ｘ、３４Ｙにおいて
行われる。学習と呼ばれる以上の手続きを繰り返し行う
ことにより、多層パーセプトロンは入力が与えられると
理想出力Ｔをよく近似する出力を出すようになる。な
お、上記の説明においては、３段の多層パーセプトロン
を用いたが、これは何段であってもよい。また、文献１
にある信号変換手段のなかの非線形変換手段の変換パラ
メータｈの修正法についてと慣性項として知られる学習
高速化の方法については、説明の簡略化のため省略した
が、この省略は以下に述べる本発明を拘束するものでは
ない。

【００２３】こうして、神経回路網模式手段は調理をす
る時の環境データ（加熱室内の初期温度、調理の種類、
調理物の初期温度、調理物の量など）と調理物の重量変
化データと調理物の調理度合（最適調理時間）データと
の関係を学習し、簡単なルールで記述することが容易で
ない制御の仕方を自然な形で表現することができる。本
一実施例は、こうして得られた情報を組み込んで、調理
度合推定手段１２を構成するものである。具体的には、
十分学習を終えた後の多層パーセプトロンの信号変換手
段３１Ｘ、３１Ｙ、３１Ｚのみを神経回路網模式手段と
して用いて、調理度合推定手段１２を構成する。実際に
学習させたデータについて説明する。

【００２４】図７は、調理室２の初期温度が低く、調理
の種類は野菜の下ごしらえでホウレンソウ２００ｇの場
合に調理をした時の特性を示したものである。図７
（ａ）は固有物理量検出手段６（調理物の重量）の変化
を示し、図７（ｂ）は調理物の調理度合を示している。
調理度合は０から１の範囲の値で示し標準なら０.5、弱
めなら０.2、強めなら０.8になるように調理完了付近で
直線的に増加するようにしている。これは実験により求
めたものである。図８は、図７と同様でホウレンソウ６
００ｇを調理した時の特性を示したものである。

【００２５】図８（ａ）、（ｂ）は、図７（ａ）、
（ｂ）にそれぞれ対応している。調理物の量により固有
物理量検出手段６の出力電圧変化（調理物の重量変化）
が異なるのがわかる。同様に調理物の種類を変えた場合
でも、又違った出力の変化をする。調理度合は、それら
の条件下で実験により求める。このような実験を実際調
理する時のすべての環境の組合せについて同様に行っ
た。そして、その実験データを神経回路網模式手段に入
力し学習をさせた。つまり、神経回路網模式手段へは固
有物理量検出手段６の調理物の固有物理量（重量情報）
と、重量勾配情報として現時点より１分前の重量情報
と、計時手段７より得られる電源投入時からの経過時間
情報と、カテゴリー選択キー９より得られるカテゴリー
情報の４情報と、理想出力として調理物の調理度合情報
を入力し学習させ、神経回路網模式手段の中の信号変換
手段３１Ｘ、３１Ｙ、３１Ｚを確立し、それらを神経回
路網模式手段として調理度合推定手段１２に組み込んで
いる。

【００２６】つぎに、図１に示した構成ブロック図に基
づき動作を説明する。まず、調理物を調理室内に入れ、
操作手段８の内、カテゴリー選択キー９により調理カテ
ゴリーを選択し、出来上がり強度入力手段１１より出来
上がり強度を入力する。そして、調理スタートキー１０
が入力される。これらの情報は制御手段５と調理度合推
定手段１２に入力される。制御手段５は計時手段７に計
時開始の信号を出力するとともに、調理手段３を駆動さ
せるべく調理開始信号を出力する。計時手段７の計時情
報は調理度合推定手段１２に入力されている。又、調理
物の固有物理量情報（重量情報）は固有物理量検出手段
６の出力がＡ／Ｄ変換手段１４でディジタル変換され、
時々刻々調理度合推定手段１２に入力している。調理度
合推定手段１２は、これらの入力された信号・情報をも
とに調理度合を時々刻々推定し、その情報を制御手段５
に出力している。制御手段５は、この調理度合情報と出
来上がり強度入力手段１１より得られる出来上がり強度
情報に基づき調理手段３を制御するように動作する。即
ち、出来上がり強度入力手段１１より得られる情報が弱
め設定であれば調理度合推定手段１２の出力が０.2を越
えると調理手段３を停止し、標準設定であれば０.5を越
えると調理手段３を停止し、強め設定であれば０.8を越
えると調理手段３を停止する。

【００２７】また、制御手段５、計時手段７、調理度合
推定手段１２は、すべて４ビットマイクロコンピュータ
で構成したが、これらは１つのマイクロコンピュータで
構成することはもちろん可能である。なお、調理度合推
定手段１２には、固有物理量検出手段６の重量変化情報
（現時点と１分前の２情報）と、計時手段７より得られ
る電源投入時からの経過時間情報、カテゴリー選択キー
９より得られる調理物のカテゴリー情報の４情報を入力
しているが、この限定は本発明を拘束するものではな
い。又、固有物理量情報として調理物の重量情報を用い
たが、調理物の形状変化情報、調理物の色変化情報、調
理物の体積変化情報でも適用できることはいうまでもな
いし、又、複数のセンサを使用すれば、より調理精度を
向上させることができる。又、本一実施例では調理器具
として電子レンジを用いたが、オーブンレンジ、グリル
レンジ、ガスオーブンでもよい。

【００２８】以上のように本一実施例によれば、実際に
調理する調理室内の環境下で学習された、神経回路網の
複数の結合重み係数を有する神経回路網模式手段を組み
込んだ調理度合推定手段１２を備え、出来上がり強度入
力手段１１で使用者の設定した出来上がり強度情報と推
定した調理度合により制御手段５が調理手段３を制御す
る構成としているので、出来上り状態にばらつきがなく
なるほか、詳細な調理メニュー選択操作が不要で使い勝
手の向上を図ることができる。また、調理物の出来上が
り状態が使用者の好みに合わせることも可能となる。

【００２９】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように本発明
によれば、調理するために調理物を格納する調理室と、
前記調理物を調理する調理手段と、前記調理物の出来上
がり強度を入力する出来上がり強度入力手段と、前記調
理物の固有物理量を検出する固有物理量検出手段と、前
記固有物理量検出手段の出力に基づき前記調理物の調理
度合を推定する調理度合推定手段と、前記調理度合推定
手段の出力と前記出来上がり強度入力手段からの出力情
報に基づき前記調理手段を制御する制御手段とからな
り、また、調理度合推定手段は、複数の神経素子より構
成される神経回路網をモデル化した手法により獲得・学
習された調理物の調理度合を推定する複数の結合重み係
数を内部に持つ神経回路網模式手段を有するから、調理
室内の初期温度、調理物の初期温度、調理物の量等にか
かわらず調理物の調理度合が推定でき、出来上がりのば
らつきの少ない自動調理が可能となる。

【００３０】また、固有物理量の変化に調理物特有の性
質があり、それを含めて学習した調理度合推定手段を有
するので、各調理物に対応した調理物選択のための入力
を不要とし、調理メニュー群として集約したカテゴリー
入力で調理度合を推定でき、操作性を向上させる効果が
ある。

【００３１】更に、調理物の出来上がりが使用者の好む
状態になるように自動調理することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の調理器具の構成ブロック図

【図２】同調理器具に用いた操作部と表示部の構成図

【図３】同調理器具に用いた神経回路網模式手段の構成
単位となる神経素子の概念図

【図４】同調理器具に用いた神経素子で構成した信号変
換手段の概念図

【図５】同調理器具に用いた学習アルゴリズムとして誤
差逆伝搬法を採用した信号処理手段のブロック図

【図６】同調理器具に用いた神経回路網模式手段を用い
た多層パーセプトロンの構成を示すブロック図

【図７】（ａ）同調理器具の実験データの一例を示す重
量特性図（ｂ）同調理器具の実験データの一例を示す調理度合特
性図

【図８】（ａ）同調理器具の実験データの他の例を示す
重量特性図（ｂ）同調理器具の実験データの他の例を示す調理度合
特性図

【図９】従来の調理器具の構成ブロック図

【符号の説明】

１調理器具２調理室３調理手段５制御手段６固有物理量検出手段１１出来上がり強度入力手段１２調理度合推定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石嵜祥浩大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者中基孫神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１号松下技研株式会社内 (56)参考文献特開平１−139019（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F24C 7/02 340

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】調理器具の一部を形成し調理物を格納する
調理室と、前記調理物を調理する調理手段と、前記調理
物の固有物理量を検出する固有物理量検出手段と、調理
の出来上がり強度を入力する出来上がり強度入力手段
と、前記固有物理量検出手段の出力情報に基づき前記調
理物の調理度合を推定する調理度合推定手段と、前記調
理度合推定手段の出力と前記出来上がり強度入力手段と
の情報に基づき前記調理手段を制御する制御手段とを備
え、前記調理度合推定手段は、複数の神経素子より構成
される神経回路網をモデル化した手法により、獲得・学
習された調理物の調理度合を推定する複数の結合重み係
数を内部に持つ神経回路網模式手段を有する構成とした
調理器具。