JP3734402B2

JP3734402B2 - 加熱調理器

Info

Publication number: JP3734402B2
Application number: JP2000116461A
Authority: JP
Inventors: 宣章太田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-04-18
Filing date: 2000-04-18
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2020-04-18
Also published as: JP2001304569A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外線センサからの出力信号に基づいて食品温度を検出する構成の加熱調理器に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
上記加熱調理器には赤外線センサからの出力信号を演算処理することに基づいて４乗を求め、４乗に基づいて食品温度を算出する構成のものがある。この構成の場合、４乗の算出プログラムが大きくなるので、食品温度の検出に時間がかかってしまう。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、食品温度を迅速に検出することができる加熱調理器を提供することにある。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の加熱調理器は、調理室内の食品から放出される赤外線を検出し測定対象物の絶対温度の４乗（Ｔｂ ⁴ ）と自身の絶対温度の４乗（Ｔａ ⁴ ）との差に定数を乗じた大きさの電圧信号（Ｖ）および自身の絶対温度（Ｔａ）に比例した電圧信号（Ｖｔ）を出力する赤外線センサと、複数の温度（Ｔ）および当該複数の温度（Ｔ）の４乗の一部の桁（Ｈ´Ｔ ⁴ ）あるいは複数の温度（Ｔ）および当該複数の温度（Ｔ）の４乗の全ての桁（ＨＴ ⁴ ）がデータとして記録された記録手段と、前記赤外線センサの電圧信号（Ｖｔ）に基いて前記自身の絶対温度（Ｔａ）を演算する第１の手段と、前記記録手段に記録された複数のデータ（Ｈ´Ｔ ⁴ ）から前記第１の手段の演算結果（Ｔａ）に応じたものを選択または前記記録手段に記録された複数のデータ（ＨＴ ⁴ ）から前記第１の手段の演算結果（Ｔａ）に応じたものを選択する第２の手段と、前記第２の手段の選択結果（Ｈ´Ｔ ⁴ ）および前記赤外線センサの電圧信号（Ｖ）に基いて前記測定対象物の絶対温度の４乗（Ｔｂ ⁴ ）を演算または前記第２の手段の選択結果（ＨＴ ⁴ ）および前記赤外線センサの電圧信号（Ｖ）に基いて前記測定対象物の絶対温度の４乗（Ｔｂ ⁴ ）を演算する第３の手段と、前記記録手段に記録された複数のデータ（Ｔ）から前記第３の手段の演算結果（Ｔｂ ⁴ ）に応じたものを選択する第４の手段と、前記第４の手段の選択結果（Ｔ）に基いて食品の加熱内容を制御する第５の手段とを備えたところに特徴を有している。
上記手段によれば、赤外線センサからの出力信号に応じた乗べきデータを記録手段から選び出すことに基づいて食品温度が検出される。このため、食品温度の検出時に乗べきを算出する必要がなくなるので、食品温度の検出プログラムが小さくなり、食品温度が高速度で検出されるようになる。しかも、食品温度の検出時に乗べきデータに応じた乗根データが記録手段から選び出される。このため、乗べきに加えて乗根を算出する必要がなくなるので、食品温度の検出プログラムが一層小さくなり、食品温度が一層高速度で検出されるようになる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。まず、図４において、キャビネット１内には前面が開口する調理室２が形成されており、調理室２の右側板には、図３に示すように、励振口３が形成されている。また、キャビネット１には、図４に示すように、扉４が回動可能に装着されており、調理室２の前面は扉４の回動操作に基づいて開閉される。
【０００８】
キャビネット１内には、図３に示すように、調理室２の右側に位置して機械室５が形成されており、励振口３の周縁部には機械室５内に位置して導波管６が固定されている。この導波管６にはマグネトロン７が固定されており、マグネトロン７の駆動時にはマグネトロン７から導波管６および励振口３を通して調理室２内にマイクロ波が照射される（レンジ調理）。
【０００９】
調理室２内には天井部に位置してヒータ８が固定されている。このヒータ８はガラス管ヒータからなるものであり、ヒータ８の駆動時にはヒータ８から調理室２内に輻射熱が照射される（ヒータ調理）。また、機械室５内にはファンモータ９が固定されている。このファンモータ９の回転軸にはファン１０が固定されており、ファンモータ９の駆動時にはファン１０からマグネトロン７に冷却風が吐出される。
【００１０】
キャビネット１内には調理室２の下方に位置してＲＴモータ１１が固定されている。このＲＴモータ１１は商用交流電源周波数に同期して回転する同期モータからなるものであり、ＲＴモータ１１の回転軸には調理室２内に位置してガラス製の回転皿１２が着脱可能に連結されている。このＲＴモータ１１はギア機構（図示）を内蔵するものであり、ギア機構はＲＴモータ１１の回転力を減速して回転皿１２に伝達することに基づいて回転皿１２を設定速度で一定方向へ回転させる。
【００１１】
尚、ギア機構のギア比は商用交流電源周波数が「５０Ｈｚ」の場合に回転皿１２が１２秒間で１回転し、商用交流電源周波数が「６０Ｈｚ」の場合に１０秒間で１回転するように設定されている。また、符号１３は回転皿１２の回転軸を示すものである。
【００１２】
調理室２内の右上部には庫内温度センサ１４が固定されている。この庫内温度センサ１４はサーミスタからなるものであり、調理室２内の雰囲気温度に応じた電圧レベルの庫内温度信号を出力する。また、調理室２の右側板には導波管６の上方に位置して貫通孔状の温度検出口１５が形成されており、温度検出口１５の右斜め上方には機械室５内に位置して食品温度センサ１６が固定されている。この食品温度センサ１６は赤外線センサに相当するものであり、次のように構成されている。
【００１３】
＜食品温度センサ１６について＞
センサケース１７は、図５に示すように、左側面が開口する矩形箱状をなすものであり、センサケース１７内には右側部に位置して基板１８が固定され、左側部に位置してレンズ１９が固定されている。このレンズ１９は調理室２の温度検出口１５を介して回転皿１２の上面に対向するものであり、調理室２内の光を温度検出口１５を通して集光する。
【００１４】
基板１８の左側面には８個の食品温度検出素子２０が搭載されており、レンズ１９から投射される光は８個の食品温度検出素子２０に照射される。これら各食品温度検出素子２０はレンズ１９から照射される赤外線量に応じた電圧レベルの温度信号Ｖを出力するサーモパイルからなるものであり、最上部の食品温度検出素子２０の検出視野Ａは、図６に示すように、回転皿１２の回転軸１３を中心とする円形領域に設定され、最下部の食品温度検出素子２０の検出視野Ｈは回転皿１２の外周面に接する円形領域に設定され、残り６個の食品温度検出素子２０の検出視野Ｂ〜Ｇは検出視野ＡおよびＨを除いた部分を６等分する円形領域に設定されている。
【００１５】
基板１８の右側面には、図５に示すように、１個の基準温度検出素子２１が搭載されており、レンズ１９から投射される光は基板１８により遮断されて基準温度検出素子２１に照射されないようになっている。この基準温度検出素子２１はサーモパイルからなるものであり、センサケース１７の内部赤外線量（食品温度検出素子２０および基準温度検出素子２１の温度）に応じた電圧レベルの基準信号Ｖｔを出力する。食品温度センサ１６は以上のように構成されている。
【００１６】
機械室５内には、図３に示すように、温度検出手段および加熱制御手段に相当する制御装置２２が配設されている。この制御装置２２はマイクロコンピュータを主体に構成されたものであり、制御装置２２の入力端子には庫内温度センサ１４および食品温度センサ１６が電気的に接続され、制御装置２２の出力端子にはマグネトロン７，ヒータ８，ファンモータ９，ＲＴモータ１１が電気的に接続されている。
【００１７】
キャビネット１の前面には、図４に示すように、右側部に位置して操作パネル２３が固定されている。この操作パネル２３にはヒータ調理スイッチ２４，レンジ調理スイッチ２５，調理時間スイッチ２６，庫内温度スイッチ２７，食品温度スイッチ２８，スタートスイッチ２９が装着されており、ヒータ調理スイッチ２４〜スタートスイッチ２９は、図３に示すように、制御装置２２の入力端子に電気的に接続されている。
【００１８】
操作パネル２３の前面には、図４に示すように、液晶表示器３０が固定されている。この表示器３０は、図３に示すように、制御装置２２の出力端子に電気的に接続されており、制御装置２２はヒータ調理スイッチ２４〜スタートスイッチ２９の操作内容等の運転情報を表示器３０に表示する。
【００１９】
制御装置２２の入力端子にはパルス発生回路３１が電気的に接続されている。このパルス発生回路３１は商用交流電源周波数１Ｈｚについて１個の割合でパルス状の同期信号Ｐを出力するものであり、制御装置２２には回転皿１２が１回転する間に６００個（＝電源周波数６０Ｈｚ×１０秒，電源周波数５０Ｈｚ×１２秒）の同期信号Ｐが与えられる。
【００２０】
次に上記構成の作用について説明する。尚、下記動作は制御装置２２が内部ＲＯＭ３２（図３参照）に予め記録された制御プログラムに基づいて実行するものである。
【００２１】
＜ヒータ調理について＞
制御装置２２はヒータ調理スイッチ２４が操作されたことを検出すると、調理モードをヒータ調理に設定する。この状態で調理時間スイッチ２６および庫内温度スイッチ２７が操作されたことを検出すると、調理時間スイッチ２６の操作内容および庫内温度スイッチ２７の操作内容に基づいて調理時間Ｔ1 および庫内温度Ｔ2 を設定する。
【００２２】
制御装置２２は調理時間Ｔ1 および庫内温度Ｔ2 の設定状態でスタートスイッチ２９が操作されたことを検出すると、設定時間Ｔ1 が経過するまでヒータ８を駆動し、調理室２内の食品をヒータ調理する。このとき、庫内温度センサ１４からの庫内温度信号を設定温度Ｔ2 と比較し、両者が一致するようにヒータ８をオンオフ制御する。
【００２３】
＜レンジ調理について＞
制御装置２２はレンジ調理スイッチ２５が操作されたことを検出すると、調理モードをレンジ調理に設定し、食品温度スイッチ２８が操作されたことを検出すると、食品温度スイッチ２８の操作内容に基づいて食品温度Ｔ3 を設定する。この状態でスタートスイッチ２９が操作されたことを検出すると、下記▲１▼〜▲３▼の動作を実行することに基づいてレンジ調理を開始する。
【００２４】
▲１▼マグネトロン７を駆動し、調理室２内にマイクロ波を照射する。
▲２▼ファンモータ９を駆動し、ファン１０からマグネトロン７に冷却風を送る。
▲３▼ＲＴモータ１１を駆動し、回転皿１２を食品のセット状態で一定方向へ定速回転させる。
【００２５】
制御装置２２はレンジ調理を開始すると、パルス発生回路３１からの同期信号Ｐをカウントする。そして、カウンタ値が「３０」だけ増える毎に１個の基準温度検出素子２１および８個の食品温度検出素子２０から基準信号Ｖｔおよび温度信号Ｖを検出し、基準信号Ｖｔを基準として８個の温度信号Ｖから８個の食品温度Ｔｂ（Ｋ）を検出する。
【００２６】
下記（Ａ）式は黒体の総放射エネルギーが絶対温度の４乗に比例するシュテファン−ボルツマンの方程式を示すものであり、下記（Ａ）式のＶは赤外線センサからの出力電圧，ｃは定数，Ｔａは赤外線センサ自身の絶対温度，Ｔｂは測定対象物の絶対温度である。下記（Ｂ）式は下記（Ａ）式を変形することに基づいて得られるものであり、制御装置２２は食品温度Ｔｂを下記（Ｂ）式に基づいて検出する。以下、食品温度Ｔｂの検出手順について説明する。
【数１】

【００２７】
制御装置２２は図１のステップＳ１へ移行すると、下記（１）式に基づいて基準温度Ｔａ（Ｋ）を算出する。この（１）式は制御装置２２のＲＯＭ３２に予め記録されたものであり、例えば「Ｃ1 ＝１００Ｋ／Ｖ」，「Ｖｔ＝２．６６Ｖ」であるときには「Ｔａ＝２．６６×１００＝２６６Ｋ」になる。
Ｔａ（基準温度）＝Ｖｔ（基準信号）×Ｃ1 （定数） ……（１）
【００２８】
制御装置２２は基準温度Ｔａを算出すると、下記（２）式に基づいてデータ番号Ｎｏを演算する。この（２）式は制御装置２２のＲＯＭ３２に予め記録されたものであり、例えば「Ｔａ＝２６６Ｋ」および「Ｃ2 ＝２５３Ｋ」であるときには「Ｎｏ＝２６６−２５３＝１３」になる。
Ｎｏ（データ番号）＝Ｔａ（基準温度）−Ｃ2 （定数） ……（２）
【００２９】
制御装置２２のＲＯＭ３２は記録手段に相当するものであり、ＲＯＭ３２には、図２に示すように、変換テーブルが予め記録されている。この変換テーブルはデータ番号Ｎｏと温度Ｔと４乗温度Ｈ´Ｔ^４とを対応付けて示すものであり、データ番号Ｎｏおよび温度Ｔは１０進数で記録され、温度Ｔの範囲は２５３Ｋ〜３７３Ｋに設定され、温度Ｔの分解能は１Ｋに設定されている。尚、変換テーブルの温度Ｔおよび４乗温度Ｈ´Ｔ^４は乗根データおよび乗べきデータに相当するものである。
【００３０】
４乗温度Ｈ´Ｔ^４は温度Ｔを４乗した後に１６進数に変換し、変換データの上位２バイト（４バイト目および５バイト目）を１６進数で記録したものであり、制御装置２２はデータ番号Ｎｏを算出すると、図１のステップＳ２へ移行する。そして、データ番号Ｎｏに応じた４乗温度Ｈ´Ｔ^４を変換テーブルから選び出し、検出データＨ´Ｔ^４を４乗基準温度Ｈ´Ｔａ^４に投入する（Ｈ´Ｔ^４→Ｈ´Ｔａ^４）。例えば「Ｎｏ＝１３」であるときには「Ｈ´Ｔａ^４＝１２Ａ」になる。
【００３１】
尚、図２の４乗温度Ｔ^４は温度Ｔを４乗した１０進数の演算結果を示すものであり、ＲＯＭ３２の記録データではない。また、４乗温度ＨＴ^４は温度Ｔを４乗した後に１６進数に変換した変換結果を示すものであり、ＲＯＭ３２の記録データではない。また、誤差Ｅは４乗温度ＨＴ^４とＨ´Ｔ^４との誤差（％）を示すものであり、ＲＯＭ３２の記録データではない。
【００３２】
制御装置２２は４乗基準温度Ｈ´Ｔａ^４を設定すると、下記（３）式に基づいて温度補正値ΔＫを演算する。この（３）式は制御装置２２のＲＯＭ３２に予め記録されたものであり、例えば「Ｖ＝１０．８８Ｖ」，「Ｃ3 ＝１０^−７Ｖ／Ｋ」であるときには「ΔＫ＝１０．８８／１０^−７＝１．０８８×１０^８Ｋ」になる。
ΔＫ（温度補正値）＝Ｖ（温度信号）／Ｃ3 （定数） ……（３）
【００３３】
制御装置２２は温度補正値ΔＫを算出すると、温度補正値ΔＫを１６進数に変換する。そして、変換データの上位２バイト（４バイト目および５バイト目）を抽出し、温度補正値Ｈ´ΔＫを得る。例えば「ΔＫ＝１．０８８×１０^８」は１６進数で「２８８７ＦＡ０００」になり、上位２バイトの温度補正値Ｈ´ΔＫは「２８８」になる。
【００３４】
制御装置２２は温度補正値Ｈ´ΔＫを抽出すると、図１のステップＳ３へ移行し、下記（４）式に基づいて１６進数の４乗食品温度Ｔｂ^４を演算する。この（４）式は制御装置２２のＲＯＭ３２に予め記録されたものであり、例えば「Ｈ´ΔＫ＝２８８」，「Ｈ´Ｔａ^４＝１２Ａ」であるときには「Ｔｂ^４＝３Ｂ２」になる。
Ｔｂ^４（４乗食品温度）＝Ｈ´ΔＫ（Ｖ／Ｃ3 ）＋Ｈ´Ｔａ^４……（４）
【００３５】
制御装置２２は４乗食品温度Ｔｂ^４を算出すると、４乗温度Ｈ´Ｔ^４に投入し（Ｔｂ^４→Ｈ´Ｔ^４）、図１のステップＳ４へ移行する。ここで、４乗温度Ｈ´Ｔ^４に応じた温度Ｔを図２の変換テーブルから選び出し、食品温度Ｔｂに投入することに基づいて食品温度Ｔｂを得る（Ｔ→Ｔｂ）。例えば「４乗食品温度Ｔｂ^４＝３Ｂ２」であるときには「食品温度Ｔｂ＝３５５Ｋ」になる。食品温度Ｔｂは以上の手順で検出される。
【００３６】
制御装置２２は同期信号Ｐのカウンタ値が「６００」に達したことを検出すると、食品温度Ｔｂの１回目の検出から回転皿１２が１回転したと判断し、多数の食品温度Ｔｂの中から最高値を抽出する。そして、食品温度Ｔｂの最高値を食品温度の設定値Ｔ3 と比較し、最高値が設定値Ｔ3 より低いときには上記一連の動作を繰返す。また、最高値が設定値Ｔ3 に達したときにはマグネトロン７，ファンモータ９，ＲＴモータ１１を駆動停止させ、レンジ調理を終える。
【００３７】
上記実施例によれば、食品温度センサ１６からの基準信号Ｖｔに応じた４乗温度Ｈ´Ｔ^４をＲＯＭ３２から選び出すことに基づいて食品温度Ｔｂを検出した。このため、食品温度Ｔｂの検出時に４乗を算出する必要がなくなるので、食品温度Ｔｂの検出プログラムが小さくなり、食品温度Ｔｂが高速度で検出されるようになる。
【００３８】
また、制御装置２２のＲＯＭ３２に４乗温度Ｈ´Ｔ^４を１６進数で記録したので、ＲＯＭ３２に１０進数の４乗温度Ｔ^４を記録する場合に比べてＲＯＭ３２のデータ量が少なくなる。
【００３９】
また、制御装置２２のＲＯＭ３２に４乗温度ＨＴ^４の一部の桁を記録したので、ＲＯＭ３２に４乗温度ＨＴ^４の全てを記録する場合に比べてＲＯＭ３２のデータ量が少なくなる。しかも、ＲＯＭ３２に４乗温度ＨＴ^４の一部の桁として上位の２バイトを記録したので、図２の誤差Ｅの欄に示すように、少ないデータ量であるにも拘らず精度の悪化が抑えられる。
【００４０】
また、制御装置２２のＲＯＭ３２に複数の４乗温度Ｈ´Ｔ^４に関して複数の温度Ｔを記録し、食品温度Ｔｂの検出時に４乗温度Ｈ´Ｔ^４に応じた温度ＴをＲＯＭ３２から選び出した。このため、乗べきに加えて乗根を算出する必要がなくなるので、食品温度Ｔｂの検出プログラムが一層小さくなり、食品温度Ｔｂが一層高速度で検出されるようになる。
【００４１】
尚、上記実施例においては、制御装置２２のＲＯＭ３２に温度Ｔを予め記録しておき、４乗温度Ｈ´Ｔ^４に応じた温度ＴをＲＯＭ３２から選び出すようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば４乗温度Ｈ´Ｔ^４の４乗根を演算するようにしても良い。
【００４２】
また、上記実施例においては、制御装置２２のＲＯＭ３２に１６進数の４乗温度Ｈ´Ｔ^４を記録したが、これに限定されるものではなく、例えば１０進数の４乗温度Ｔ^４を記録するようにしても良い。
【００４３】
また、上記実施例においては、制御装置２２のＲＯＭ３２に上位２バイトの４乗温度Ｈ´Ｔ^４を記録したが、これに限定されるものではなく、例えば全桁の４乗温度ＨＴ^４を記録するようにしても良い。
【００４４】
また、上記実施例においては、制御装置２２のＲＯＭ３２に１０進数の温度Ｔを記録したが、これに限定されるものではなく、１０進数の温度Ｔを１６進数に変換して記録しても良い。
【００４５】
また、上記実施例においては、食品温度Ｔｂの最高値に基づいて調理終了を判定したが、これに限定されるものではなく、例えば食品温度Ｔｂに基づいて食品の温度分布を判定しても良い。この場合、食品の高温部分を調理室２の弱電界領域内で停止加熱したり、食品の低温部分を調理室２の強電界領域内で停止加熱することに基づいて食品の加熱分布を均一化すると良い。
【００４６】
また、上記実施例においては、レンジ調理時のみに食品温度Ｔｂを検出したが、これに限定されるものではなく、レンジ調理時およびヒータ調理時の双方で食品温度Ｔｂを検出するようにしても良い。
【００４７】
また、上記実施例においては、食品温度センサ１６を８個の食品温度検出素子２０と１個の基準温度検出素子２１とから構成したが、これに限定されるものではなく、要は少なくとも１個の食品温度検出素子２０と基準温度検出素子２１とから構成すれば良い。
【００４８】
また、上記実施例においては、ヒータ調理機能を有する電子レンジに本発明を適用したが、これに限定されるものではなく、例えばレンジ調理専用の加熱調理器，ヒータ調理専用の加熱調理器，誘導加熱調理用の加熱調理器等に適用しても良い。
【００４９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の加熱調理器は次の効果を奏する。
請求項１記載の手段によれば、赤外線センサからの出力信号に応じた乗べきデータを記録手段から選び出すことに基づいて食品温度を検出するようにしたので、少ないデータの記憶で済むことから食品温度の検出動作が高速化される。しかも、食品温度の検出時に乗べきデータに応じた乗根データを記録手段から選び出すようにしたので、食品温度の検出動作が一層高速化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す図（食品温度の検出手順を示すフローチャート）
【図２】ＲＯＭの記録データを示す図
【図３】全体構成を概略的に示す図
【図４】外観を示す斜視図
【図５】食品温度センサの内部構成を示す断面図
【図６】食品温度検出素子の検出視野を示す図
【符号の説明】
２は調理室、１６は食品温度センサ（赤外線センサ）、２２は制御装置（温度検出手段）、３２はＲＯＭ（記録手段）を示す。

Claims

調理室内の食品から放出される赤外線を検出し、測定対象物の絶対温度の４乗（Ｔｂ ⁴ ）と自身の絶対温度の４乗（Ｔａ ⁴ ）との差に定数を乗じた大きさの電圧信号（Ｖ）および自身の絶対温度（Ｔａ）に比例した電圧信号（Ｖｔ）を出力する赤外線センサと、
複数の温度（Ｔ）および当該複数の温度（Ｔ）の４乗の一部の桁（Ｈ´Ｔ ⁴ ）、あるいは、複数の温度（Ｔ）および当該複数の温度（Ｔ）の４乗の全ての桁（ＨＴ ⁴ ）がデータとして記録された記録手段と、
前記赤外線センサの電圧信号（Ｖｔ）に基いて前記自身の絶対温度（Ｔａ）を演算する第１の手段と、
前記記録手段に記録された複数のデータ（Ｈ´Ｔ ⁴ ）から前記第１の手段の演算結果（Ｔａ）に応じたものを選択、または、前記記録手段に記録された複数のデータ（ＨＴ ⁴ ）から前記第１の手段の演算結果（Ｔａ）に応じたものを選択する第２の手段と、
前記第２の手段の選択結果（Ｈ´Ｔ ⁴ ）および前記赤外線センサの電圧信号（Ｖ）に基いて前記測定対象物の絶対温度の４乗（Ｔｂ ⁴ ）を演算、または、前記第２の手段の選択結果（ＨＴ ⁴ ）および前記赤外線センサの電圧信号（Ｖ）に基いて前記測定対象物の絶対温度の４乗（Ｔｂ ⁴ ）を演算する第３の手段と、
前記記録手段に記録された複数のデータ（Ｔ）から前記第３の手段の演算結果（Ｔｂ ⁴ ）に応じたものを選択する第４の手段と、
前記第４の手段の選択結果（Ｔ）に基いて食品の加熱内容を制御する第５の手段と
を備えたことを特徴とする加熱調理器。