JP3660928B2 - 加熱調理器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱する食品を加熱室内で載置する固定の食品載置台を備えた加熱調理器、例えば電子レンジや電子オーブンレンジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
加熱室内の調理有効スペース確保、清掃性を考慮して、食品載置台となるテーブルを固定した方式（従来の回転するターンテーブル式に対して、ターンテーブルレス式もしくは、固定の食品載置台式と呼ぶ。）の加熱調理器がある。
【０００３】
このような従来の加熱調理器では、特許文献１に開示されているように、加熱室内の上部に設置した赤外線センサを食品加熱中の食品載置台上をスキャンしてセンサの温度出力が最大となる位置を被加熱物の位置と想定し、回転アンテナを被加熱物の搭載位置で最も効率良く加熱できる位置まで回転させ、その位置で停止させて加熱制御を行っているものがあった。
【０００４】
また、特許文献２に開示されているように、加熱調理器（例えば、電子レンジ全体）を別装置となる重量検知部上に設置し、食品投入前後の加熱調理器全体重量を検出して、その相対値（差）を食品重量として検出している。検出した食品重量情報を基に加熱時間を自動設定して加熱制御を行っているものがあった。
さらに、特許文献３に示すように、食品載置台を固定した方式の加熱調理器において、四角形の食品皿の下面四隅に４本の突起を備え、その４本の突起を加熱室底部の開口を貫通してその下部に設けられた荷重検出素子群で支持し、食品皿及び食品の荷重を荷重素子群に印加し、その荷重の総和を制御回路内で演算し、加熱手段を制御するものがあった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２５０６７２号公報
【特許文献２】
特開平８−７５１７２号公報
【特許文献３】
特開昭６２−１７５２９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の特許文献１では、被加熱物の局所的な高温部を食品の位置と検出するために、体積の大きな食品もしくは、複数の食材からなるものでは温度のバラツキや加熱むら等による誤認識を引き起こす懸念がある。また、赤外線センサによる温度情報は被加熱物の表面温度情報であり、例えば、流動性の小さなカレー、シチューなどの加熱調理では表面温度に対して内部が冷えた状態であったり、ラップで覆った食品等では、精度の高い温度情報検出が困難である。赤外線センサによる温度情報のみによる食品の最適加熱調理は難しい。
【０００７】
また、従来技術の特許文献２では、食品重量は分かるものの、加熱調理器本体の重量（一般的な家庭用電子レンジの重量は約２０ｋｇ程度）に対して加熱調理する食品重量（パンなど軽量の食品では約５０ｇ）が小さく、正確な食品重量の検出が困難である。さらに、重量検出時には、加熱調理器や重量検出装置に手を触れることも、食品以外の物を加熱調理器に載せることもできず、完全な非接触状態に保持しなければならない。
さらに、従来技術の特許文献３に示すように、食品載置台を固定した方式の加熱調理器において、四角形の食品皿の下面四隅に４本の突起を備え、その４本の突起を加熱室底部の下部に設けられた荷重検出素子群の上に載せて支持するものにおいては、食品４を載置した食品皿の位置が前後、左右いずれかにずれたりするとその下面四隅の突起と荷重検出素子群の位置関係が変わり、それにつれて突起による荷重検出素子群への加圧位置が変わり、食品皿及び食品の荷重が調理の度に変化し、食品の荷重を正確に読み取れないという欠点があった。
【０００８】
本発明は、前記課題の少なくとも一つを解決するためになされたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため本発明は、食品を収納する加熱室と、食品を加熱するマグネトロン、該マグネロンから発生した電磁波を加熱室へ導く導波管、電磁波を撹拌する回転アンテナおよび該回転アンテナを駆動する回転駆動手段とで構成した加熱手段と、食品を載置する固定の食品載置台とを備えた加熱調理器において、食品の重量情報を検出する重量検出手段を固定の食品載置台のほぼ中央の下部の導波管の外部に取付け、回転アンテナ、回転軸及び回転駆動手段に食品重量支持部材を貫通させて備え、この食品重量支持部材により食品載置台に載置された食品の重量情報を重量検出手段に直接伝達する構造としたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
加熱調理器による本発明の一実施例を、ターンテーブルレス式の電子レンジもしくは、電子オーブンレンジを例にとって説明するが、本発明は他の加熱調理器にも適用できるものである。
【００１１】
図１は、本発明の一実施例である加熱室２の食品４の情報を検出する検温手段１０及び重量検出手段１５と、検出した情報を基に適切な加熱調理命令を出す制御手段１６と、その命令により加熱調理動作を行う回転駆動手段９及び検温駆動手段１１を備えた加熱調理器１を示したものである。
【００１２】
本発明の実施例に示した加熱調理器１の内部構造は、調理する食品４を収納する加熱室２と、加熱室２の側面部（図中では右側）に設けた機械室１４に分けられる。
【００１３】
加熱室２は左右の側面、奥面と天井面および、底面が薄板状の鋼材で一体に組み立てられた加熱室筐体１２と、前面部は外部から加熱室２内の食品４が確認できると共に、電磁波を外部へ透過しないようにガラスとパンチング状の小さな多数の孔を設けた薄鋼板で構成した食品４の出し入れ用ドア（図示せず）で構成している。
【００１４】
また、食品４を載置する四角い板状の食品載置台３（以下、テーブルと呼ぶ。）が加熱室２の下部に設けられ加熱室筐体１２で囲われた空隙２ａと加熱室２を仕切るように設けられ、該テーブル３は加熱室筐体１２とシール部材１３により弾性支持されている。
【００１５】
機械室１４は、加熱室２の側面部にあり、その内部は加熱室筐体１２の薄鋼板により熱的、もしくは電磁波を遮断するように分離されている。機械室１４内には、食品４の加熱に必要な電磁波を発生させるマグネトロン５と、該マグネトロン５からの電磁波を制御する制御手段１６と、各電子部品や回路部品を冷却するための空冷ファン（図示せず）等が収納されている。
【００１６】
機械室１４に備えたマグネトロン５から発生する電磁波は、薄鋼板でできた筒状の導波管６を介して空隙２ａ、テーブル３を経て加熱室２内に伝播する。テーブル３の下側の空隙２ａには導波管６からの電磁波を撹拌して食品４に照射するための回転アンテナ７が備えられている。該回転アンテナ７は、導波管６の外部下側に備えた回転駆動手段９により回転軸８を介して駆動される。
【００１７】
本実施例では、食品４の情報を検出する第一の検出手段として食品４の重量情報を検出するのが重量検出手段１５で、例えば静電容量式センサ、歪式センサ、圧力センサもしくは光学式センサ等を用いており、該重量検出手段１５はテーブル３の下部の導波管６外部に備えている。テーブル３と重量検出手段１５間には食品４の重量情報を重量検出手段１５へ伝達する伝達部材である食品重量支持部材１７を備えている。
【００１８】
また、第二の検出手段として食品４の温度情報を検出（もしくは、後で詳細を説明するが温度情報以外に食品４の位置情報も検出）する、例えば検温手段１０を用いている。該検温手段１０は加熱室２の上部より加熱室２のテーブル３のほぼ全面を検出可能な構造とするために、加熱室２の上部に設置され、検温手段１０部を駆動する検温駆動手段１１部を有し、この検温駆動手段１１により検温手段１０の検温方向を可変できるようにした。
【００１９】
本実施例では、検温駆動手段１１により検温手段１０を回転駆動させ、テーブル３上をスキャンさせている。検温駆動手段１１は、回転駆動でも、直線駆動方式でもよく、また、一自由度系のみならず、複数の駆動機構による二自由度系、三自由度系としてもよい。
【００２０】
第一の食品情報検出手段である重量検出手段１５及び、第二の食品情報検出手段である検温手段１０からの食品４の情報を制御手段１６へ送り、内部で演算等の処理をすることで食品４の重量情報、位置情報、温度情報を算出し、それらの情報を基に最適加熱調理命令を制御駆動系に送り出す。
【００２１】
ここで言う、制御駆動系とは、電磁波を発生させるマグネトロン５、回転駆動手段９、検温手段１０用の検温駆動手段１１である。具体的な制御駆動系に関しては、後で説明する。
【００２２】
第一の検出手段である重量検出手段１５からの食品４の重量情報により制御手段１６でマグネトロン５の動作を制御して、電磁波の食品４への照射時間や出力を制御する。
【００２３】
第二の検出手段である検温手段１０からの食品４の温度情報より食品４の位置情報を算出し、制御手段１６で回転アンテナ７を駆動する回転駆動手段９の回転制御を行うことでマグネトロン５からの電磁波を最も効率よく食品４に照射する。
【００２４】
また、同時に食品４の位置情報に基づき検温手段１０の検出方向を直接食品４方向に向ける等、食品４の狙い検温を行い、食品４の最適な仕上がり温度の的確な監視も行っている。
【００２５】
本実施例によれば、食品４の重量を基に電磁波の照射時間や出力を制御することで最適な仕上がり温度にすることができ、さらに食品４の位置を認識し効率の良い電磁波照射により、食品４の加熱時間を短くすることができると共に、省エネ化を図ることができる。
【００２６】
また、食品４の狙い検温により加熱調理過程の食品４の温度をリアルタイムで精度良く検出できるために、加熱不足や温めすぎ等の問題も解決することができる。つまり、本発明では、ターンテーブルレス式の電子レンジにおいて、食品４の重量情報、位置情報、さらに温度情報を得ることができ、それらの情報を基に食品４を従来になく効率的に加熱できる。
【００２７】
以下、本発明の加熱調理器１における食品４の情報検出方法およびその具現化構造について図２以降を用いて説明する。
【００２８】
図２は、本発明の一実施例である図１に示した加熱調理器１の食品４の重量検出手段１５の構造及びその周辺構造を示した断面図である。食品４を載置するテーブル３は側面部をシリコンゴムやフッ素系ゴム等のシール部材１３により加熱室筐体１２部に弾性支持されている。これによりテーブル３がシール部材１３による弾性変形内で自由に移動できるとともに、テーブル３と該シール部材１３により食品４を載置するテーブル３の上部の加熱室２と下部の空隙２ａとは液体の流れなどが完全にシールされた構造となっている。
【００２９】
これは、加熱室２のテーブル３に載置された食品４、例えば牛乳などがこぼれたとき、空隙２ａを経て導波管６内に漏れ込むのを防止するためである。
【００３０】
また、テーブル３の中央下部には棒状の食品重量支持部材１７が取付けられており、テーブル３及びこれに載置された食品４の重量を該食品重量支持部材１７によって、重量検出手段１５部へ直接伝達する構造となっている。本実施例では、重量を検出する重量検出手段１５は一つで構成されている。
【００３１】
食品重量支持部材１７は、空隙２ａ、導波管６内にあるため、電磁波の分布に影響を与えないよう非金属材とし、さらに耐熱性や強度に優れた、例えばセラミック材等を用いるとよい。
【００３２】
重量検出手段１５はテーブル３のほぼ中央下方で導波管６の外部に備えている。重量検出手段１５には食品４による重量変化分を静電容量の変化として検出する静電容量式センサ、重量情報を歪量に変換する歪式センサ、重量情報を圧力変化に換算する圧力式センサ、もしくは非接触で所定の位置の移動量や変化量を検出する光学式センサ等を用いるとよい。本実施例では、静電容量式のセンサを用いている。
【００３３】
本実施例の特徴は、テーブル３の下面にある空隙２ａ内に電磁波撹拌用の回転アンテナ７を備えたターンテーブルレス式の加熱調理器１の具現化構造である。テーブル３の中央下部に設けた食品重量支持部材１７により回転アンテナ７や回転駆動手段９を介して重量検出手段１５に食品情報を伝達するため、回転アンテナ７の回転軸８及び該回転アンテナ７を回転駆動する回転駆動手段９を貫通できるようにそれぞれに貫通孔１７ｄを設けた中空軸構造とした。
【００３４】
これにより回転アンテナ７の設置制約に影響を与えることなく、食品４の重量情報をテーブル３の中央下部に設けた食品重量支持部材１７を介して、直接重量検出手段１５部へ伝達することができる。該食品重量支持部材１７は、回転軸８及び、回転駆動手段９部と非接触構造とすることにより接触摩擦力等による情報の損失なく食品４の重量情報を重量検出手段１５に伝達することができる。
【００３５】
また、食品重量支持部材１７の位置決め精度や、組立て性の安定化を考慮し、回転軸８もしくは、回転駆動手段９内部に軸受（垂直方向の摺動部材）（図示せず）を設け、該軸受と食品重量支持部材１７との摺動摩擦抵抗を小さくすることで情報の損失が小さい、情報伝達構造としてもよい。
【００３６】
また、食品重量支持部材１７と回転アンテナ７と回転軸８が一体であってもよい。この場合は、食品重量支持部材１７とテーブル３間は摺動接触状態となる。この接触部の構造には、食品重量支持部材１７の先端に曲率を持たせて、テーブル３とは点接触にさせるピン支持構造（図示せず）とするとよい。
【００３７】
また、食品４の重量による接触部の接触抵抗が大きな場合を考慮して、食品重量支持部材１７とテーブル３の接触部に摺動部材（図示せず）を備えた構造としてもよい。
【００３８】
図３は、食品４の情報として加熱室２内に収納された食品４の位置検出に関するもので、本発明の一実施例である食品位置検出原理を説明する図である。検温手段１０には食品４の温度情報を検出する赤外線センサを用いている。
【００３９】
図４は、検温手段１０による検温及び、位置検出信号を示したもので、本発明の一実施例である食品位置検出信号処理を説明する図である。
【００４０】
本実施例による食品４の位置検出について図３、図４を用いて説明する。
【００４１】
加熱調理器１における検温手段１０の設置位置は、図１を参照とする。加熱室２内のテーブル３上に載置された食品４はどの位置にあっても検出できるように該検温手段１０は加熱室２上部に設置され、加熱室２内をスキャンできるように一軸もしくは、二軸に駆動可能な検温駆動手段１１を備えている。
【００４２】
本図では、一実施例として加熱室２内のテーブル３のほぼ全面を測定可能な構成として、複数（実施例では、検温手段１０は三つ）の検温手段１０とそれらを一体的に駆動する一軸（回転）の検温駆動手段１１を備えた位置検出手段を示した。
【００４３】
ここで、本実施例に示した三つの検温手段１０をそれぞれセンサＡ、センサＢ、センサＣとする。図では一軸（回転）駆動した時の各検温手段１０の測定軌跡（検温可能な範囲）を斜線部で示している。言うまでもなく、検温手段１０の数は三つに限ることなく、一つの検温手段１０であってもよく、また、検温手段１０の検出面積とテーブル３面の有効面積等を考慮した数とするとよい。
【００４４】
また、検温手段１０として赤外線センサに限らず、フォトダイオードなどの安価な光を利用したセンサで反射光などの明暗強度を用いてもよい。
【００４５】
テーブル３上に一つの食品４が載置された場合の本実施例による各検温手段１０の出力を図４に示す。左図は、検温手段１０の回転角度に対する各検温手段１０の温度出力を示したものである。図３に示すように検温手段１０を検温駆動手段１１によりスキャンさせた時のセンサＡの検温軌跡２１上には食品４は存在せず、センサＢの検温軌跡２２及びセンサＣの検温軌跡２３は食品４上を通過する。
【００４６】
ここで、載置された食品４をレンジ加熱前の冷凍食品（０℃）とする。加熱室２内のテーブル３上は常温でほぼ２０℃程度とすると、図に示すようにセンサＡの検温軌跡２１上では食品４の温度を検知せず、常にテーブル３の温度（２０℃）を示し、センサＢの検温軌跡２２及び、センサＣの検温軌跡２３上は該食品４上を通過するために通過時食品４の温度を検知する。
【００４７】
ここで、検温手段１０の温度情報として検温開始温度（テーブル３上の温度）に対し、センサ検温軌跡が食品４上を通過する際に温度差が生じた場合、右図のようにテーブル３上の食品４位置に対する各センサの出力を得ることができる。
【００４８】
具体的にはある温度差、例えば２、３℃の温度差を閾値として食品４の有無を判断するとよい。この時の検温手段１０の回転角より食品４の位置が推定できる。
【００４９】
また、載置された食品４温度と加熱室２内のテーブル３上の温度差がない場合は、加熱調理を開始し、食品４の温度上昇とテーブル３上の温度との差を用いるとよい。
【００５０】
これらの検温手段１０による食品４の位置検出は、食品４の領域を直接検出できるため、複数の食品４が載置された場合や大きな食品４の場合でも位置の検出ができる。
【００５１】
得られた食品４の位置情報を基に回転アンテナ７の回転制御を行うことで電磁波の集中加熱が可能となり、食品４を効率良く加熱調理することができる。
【００５２】
また、食品４の位置情報を基に検温手段１０による狙い検温を行うことで、無駄な領域（食品４のない領域）の検温をすることなく、食品４の検温精度を向上することができる。これらの位置検出、位置情報を利用した加熱調理の流れに関しては、図５、図６を用いて詳細を説明する。
【００５３】
図５は、図１に示した本発明の一実施例である食品４の情報を基にした加熱調理の流れを示したものである。また、本実施例では特に、加熱室２内のテーブル３上の温度と載置された食品４温度に差がある場合のものである。
【００５４】
ステップ１０１でユーザが加熱室２内のテーブル３上に食品４を載置する。この後、ドアスイッチ（図示せず）などによってドア（図示せず）を閉めたタイミングによりステップ１０２の重量検出手段１５による食品４の重量検出および、ステップ１０３の検温手段１０による食品４の位置検出を行う。食品４の位置情報が検出された後に、この情報を基にステップ１０５の回転アンテナ７の回転制御とステップ１０６の食品４の狙い検温を行う。
【００５５】
また、ステップ１０２による重量情報とステップ１０５による回転アンテナ７の回転制御情報よりステップ１０４の加熱時間の算出、設定を行う。そして、ステップ１０７のマグネトロン５により電磁波加熱調理を開始する。電磁波の加熱調理中は、常にステップ１０８の検温手段１０による食品４の狙い検温により食品４の温度を監視し、目標の温度に達するとステップ１０９の加熱調理を停止する。
【００５６】
また、ステップ１０４で設定した加熱時間に達するとステップ１０９の加熱調理を自動停止する。本実施例では、食品４の重量による加熱時間を優先して加熱調理を行う流れになっており、食品４の検温は加熱のし過ぎを防ぐためである。
【００５７】
しかし、食品４の情報から食品４の認識を行い、食品４の最適加熱調理温度などが分かる場合には、食品４の検温情報を優先してもよい。
【００５８】
この位置検出結果を基にステップ１０５の回転アンテナ７の回転制御やステップ１０６の検温手段１０による食品４の狙い検温を行う。また、この実施例では、加熱室２内のテーブル３上の温度と載置された食品４の温度の差が小さく、温度差による判別ができない場合でも問題なく位置検出が可能である。
【００５９】
このように食品４の情報に基づいた自動加熱調理により簡単操作で適温加熱調理ができる。
【００６０】
図６は、図１に示した本発明の他の一実施例である食品４の情報を基にした加熱調理の流れを示したものである。本実施例は、テーブル３上の温度と載置された食品４の初期温度の差が小さく、温度差による判別ができない場合のものである。
【００６１】
ステップ２０１でユーザが加熱室２のテーブル３上に食品４を載置する。この後、ドア（図示せず）を閉めると同時にドアスイッチ（図示せず）などの信号によりステップ２０２の食品４の重量検出を行う。食品４の重量情報が検出されると、その情報を基にステップ２０３で加熱時間の算出と設定を自動的に行い、ユーザからの加熱調理開始の命令（例えば、加熱調理器正面パネル（図示せず）に設けた温めスタートスイッチ（図示せず）などによる）によりマグネトロン５から電磁波を出力し、ステップ２０４の加熱調理を開始する。同時にステップ２０５により電磁波を加熱室２内に撹拌する回転アンテナ７が一定回転で回転を開始する。
【００６２】
一方、加熱室２の上部に設置した検温手段１０は、ステップ２０６にて加熱室２内のほぼ全域をスキャンしながら食品４の検温を開始する。加熱調理中の食品４の温度の上昇により、テーブル３面上の温度と食品４の温度に差が生じると図３で示した方法によりステップ２０７の食品４の位置の検出を行う。食品４の位置情報を基にステップ２０８で検温手段１０を食品４の位置に狙いを定めて検温する狙い検温を行う。
【００６３】
また、ステップ２０９で食品４の位置情報を基に回転アンテナ７の回転制御により電磁波の集中加熱を行い、同時にステップ２１０にて回転アンテナ７の回転制御を考慮した加熱時間の再算出と再設定を行う。設定加熱時間を経過すると加熱調理器はステップ２１２にて自動的に加熱調理を終了する。
【００６４】
また、該検温手段１０による食品４の検温により常に食品４の温度を監視し、ステップ２１１にて目標となる食品４の温度と対比し、目標温度に達するとステップ２１２の加熱調理停止を行う。
【００６５】
本実施例では、食品４の重量による加熱時間を優先して加熱調理を行う流れになっており、食品４の検温は加熱のし過ぎを防ぐためである。しかし、食品４の情報から食品４の認識を行い、食品４の最適加熱調理温度などが分かる場合には、食品４の検温情報を優先してもよい。
【００６６】
言うまでもなく、食品４の初期温度により図５、図６に示した加熱調理の流れを組み合わせることで、簡単な操作により食品４の最適加熱調理を行うことができる。
【００６７】
以上の実施例により、重量検出手段１５と検温手段１０を備えたターンテーブルレス式の加熱調理器１で食品４の重量、温度、位置情報の検出ができる。
【００６８】
重量検出手段１５と検温手段１０を備えた加熱調理器１では、重量検出手段１５により食品４の重量情報が、検温手段１０により食品４の温度、位置情報が検出できる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ターンテーブルレス式の電子レンジ等の加熱調理器において、加熱室内の固定されたテーブル上に載置された食品の重量を検出することができ、電磁波の照射時間や出力を制御することで最適な仕上がり温度にすることができ、自動加熱調理時の時間設定をすることが可能となる。
また、食品の重量情報を検出する重量検出手段を固定の食品載置台のほぼ中央の下部の導波管の外部に取付け、回転アンテナ、回転軸及び回転駆動手段に食品重量支持部材を貫通させて備え、この食品重量支持部材により食品載置台に載置された食品の重量情報を重量検出手段に直接伝達する構造としたので、回転アンテナの設置制約に影響を与えることなく、食品の重量情報をテーブルの中央下部に設けた食品重量支持部材を介して、直接重量検出手段部へ正確に伝達することができる。
【００７０】
これにより加熱時間の短縮化、省エネ化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である食品情報検出手段および、その情報により食品の加熱制御を行う加熱調理器を示した図である。
【図２】本発明の一実施例である加熱調理器における食品重量検出手段及びその周辺構造を示した断面図である。
【図３】本発明の一実施例である食品位置検出原理を説明する図である。
【図４】本発明の一実施例である食品位置検出信号処理を説明する図である。
【図５】本発明の一実施例である食品情報を基にした加熱調理の流れを示した図である。
【図６】本発明の一実施例である食品情報を基にした加熱調理の流れを示した図である。
【符号の説明】
１…加熱調理器
２…加熱室
３…食品載置台（テーブル）
４…食品
５…マグネトロン
６…導波管
７…回転アンテナ
８…回転軸
９…回転駆動手段
１０…検温手段
１２…加熱室筐体
１５…重量検出手段
１６…制御手段
１７…食品重量支持部材

Claims (1)

1. 食品（４）を収納する加熱室（２）と、食品（４）を加熱するマグネトロン（５）、該マグネトロン（５）から発生した電磁波を加熱室（２）へ導く導波管（６）、電磁波を撹拌する回転アンテナ（７）および該回転アンテナ（７）を駆動する回転駆動手段（９）とで構成した加熱手段と、食品（４）を載置する固定の食品載置台（３）とを備えた加熱調理器において、食品（４）の重量情報を検出する重量検出手段（１５）を固定の食品載置台（３）のほぼ中央の下部の導波管（６）の外部に取付け、回転アンテナ（７）、回転軸（８）及び回転駆動手段（９）に食品重量支持部材（１７）を貫通させて備え、この食品重量支持部材（１７）により食品載置台（３）に載置された食品（４）の重量情報を重量検出手段（１５）に直接伝達することを特徴とする加熱調理器。

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