JP4529660B2 - 加熱調理装置およびそのプログラム - Google Patents

Description

本発明は、鍋などの調理容器の底面形状や鍋素材に関する物性に関する情報をＩＣタグから読み取り、この情報を用いてサーミスタや赤外線センサなどの加熱調理装置の本体内に備えた温度検出手段で計測した調理容器の温度を補正して加熱制御に用いることにより、正確な温度調節や過昇温防止などの安全対策が行える加熱調理装置の提供を目的とするものである。

従来、誘導加熱調理器などの加熱調理装置では、温度センサ部分に調理物などの汚れが付着する可能性がある理由や、調理容器の代表例である鍋などを置く天板であるトッププレート面に凹凸を設けるとユーザが拭き掃除などの手入れを行いにくくなるなどの理由などから、温度センサなどから構成する温度検出手段は本体内部に取り付けられるのが一般的であった。こうした場合の温度検出手段の構成方法としては、例えば鍋を置く天板であるトッププレート裏にサーミスタなどの温度センサを貼り付けて鍋からトッププレートを介して熱伝導する温度を計測し、この温度から鍋温度を推定する換算を行って加熱量を制御する方法を採っていた。

ところが、鍋底が反った鍋などの場合には、温度センサを貼付したトッププレート箇所の上部と鍋底に空隙ができるために熱伝導の損失や遅延が起こり、急激な鍋温度の変化には追従できなくなる。このため、てんぷら調理など急激に高温になるような調理方法の場合には正確な加熱制御ができなくなる課題があった。

このため、一律の加熱量を一定時間加えた場合の検出温度の上昇率を算出して、この上昇率が小さいほど空隙が大きいと判定して加熱量を所定の上昇率の場合よりも絞って制御する提案もなされている（例えば、特許文献１）。特許文献１では、鍋を加熱する電磁界を発する誘導加熱コイルに所定量の電流を流し、所定時間経過したときの温度センサの検出温度が所定温度よりも低い場合には、検出温度に対する加熱量を低めに設定する制御を行い、底面に空隙のある鍋が温度検出の遅延により過昇温度に至らないようにしている。

この他、鍋底形状などの熱伝導条件の違いにより検出温度に遅延がでないような方式として、赤外線センサを使って調理鍋の底面や側面、調理中の具材から直接放射される赤外線量を計測して温度検出を行う方法も提案されている（例えば、特許文献２）。特許文献２では、調理作業の妨げにならない位置で温度検出手段の配線などが可能な上で鍋内の被調理物からの赤外線を受光するための構成として、電磁誘導加熱装置の上部に橋脚構造のアームを設け、このアーム内に赤外線センサを配設して鍋の上方位置から調理鍋内の被調理物からの赤外線量を検出して温度計測を行う構成となっている。
特開平１１−８７０４３号公報 特開２００３−２４９３３６号公報

しかし、特許文献１では、鍋底とトッププレートとの空隙が一定であっても鍋自体が比熱の大きい素材であった場合や、汁物など熱伝導率が高く比熱の大きいような調理メニューの場合には、所定量の加熱を行っても、温度検出手段への熱伝導の遅延による原因でなく実際に鍋温度が所定の場合より低くなっているために検出温度の上昇率が低くなる場合がある。このように空隙以外にも、鍋や調理内容や量により温度上昇率が異なるため、単純に温度上昇率が低い場合に鍋底の空隙が大きいとして加熱量を絞ったのでは、むやみに調理に時間が掛かったり温度調整範囲がずれるといった不便を招くことが考えられる。

また、特許文献２のように、鍋内の被調理物の温度を直接計測する方法では、加熱調理装置の外部に赤外線センサを配設するための橋脚などの構造物やそれに付随する配線などを引き回す必要が生じため、掃除や設置などのメンテナンス性が悪くする要因となる。これを避けるため、赤外線センサを使った方式でも、加熱調理装置本体内に温度検出手段を配設する方法も考えられ、例えばトッププレートに設けた赤外線を透過させる窓材を通して鍋の温度をセンシングするような構成が考えられている。

しかし、こうした赤外線センサを使った方式の課題としては、なお実際の鍋温度と放射される赤外線の比率は放射率の違いによる差異がある事がある。従って、赤外線センサにより鍋温度が低く検出された場合にも、実際に鍋温度が低いのか、鍋材質特性や塗装仕上
げのため放射率が低いのかが判断できす、放射率を考慮せず鍋温度が低いと判断して加熱出力を上げると実際の鍋温度が過昇してしまう不具合が生じる場合も起こりうる。

従って本発明は、温度検出手段により計測される調理容器の温度と、実際の温度との差異を生む原因である放射率やトッププレートと鍋底の空隙などの特性情報をＩＣタグに記憶しておき、これを読み取って温度検出手段で計測した温度の補正に用いれば、正確な温度検知が可能となるものである。

本発明では、調理容器に配設されたＩＣタグから、該調理容器の底面と天板の空隙距離に関する情報である特性情報もしくは前記特性情報を特定するための識別符号の少なくとも一方を読み出す読取手段と、該調理容器から該調理容器を積載する該天板への伝導熱を検出するサーミスタからなる温度検出手段と、前記温度検出手段が計測した温度を前記特性情報を用いて補正した温度に従って前記調理容器に加える加熱量を制御する制御手段とを備えるようにしている。

これにより、鍋底が反っているような鍋を用いる場合でも、熱伝導の差による温度計測の遅延を補正した正確な温度検知が可能となるものである。

このように、本発明によれば、底面の反った鍋を用いて料理した場合でも精度高く調理容器の温度の計測ができ、正確な温度調節や過昇温の防止ができる加熱調理装置を実現できるものである。

第１の発明は、調理容器に配設されたＩＣタグから、該調理容器の底面と天板の空隙距離に関する情報である特性情報もしくは前記特性情報を特定するための識別符号の少なくとも一方を読み出す読取手段と、該調理容器から該調理容器を積載する該天板への伝導熱を検出するサーミスタからなる温度検出手段と、前記温度検出手段が計測した温度を前記特性情報を用いて補正した温度に従って前記調理容器に加える加熱量を制御する制御手段とを備えるようにしている。このことにより、鍋底が反っているような鍋を用いる場合でも、熱伝導の差による温度計測の遅延を補正した正確な温度検知が可能となる加熱調理装置を提供できるものである。

第２の発明は、第１の発明に加えて、ＩＣタグは調理容器の熱伝導率の小さい担持部分に配設されるようにしている。このことにより、ＩＣタグを調理中の熱や洗浄時の摩擦などから保護できる上、ＩＣタグの通信距離の低減要因として知られているＩＣタグ近傍の金属や水の影響から遠ざけることができるものである。

第３の発明は、第１の発明に加えて、ＩＣタグおよび読取手段は、少なくとも調理容器内の水分の影響による可読距離の減衰が小さい１３ＭＨｚ帯の周波数を用いた通信方式を有して構成するようにしている。このことにより、調理に用いる水分の影響によらず確実なＩＣタグの読み取りが出来るようになっている。

第４の発明は、第１の発明に加えて、ＩＣタグおよび読取手段は、少なくとも調理容器を成す金属素材の影響による可読距離の減衰が小さい２ＧＨｚ帯の周波数を用いた通信方式を有して構成するようにしている。このことにより、鍋自身を構成する金属の影響によらず確実なＩＣタグの読み取りが出来るようになっている。

第５の発明は、第１の発明に加えて、加熱調理装置は、宅内のサーバー装置もしくは宅外のサーバー装置と直接または該宅内のサーバー装置を介して通信するための通信手段を備え、前記通信手段により識別符号を送信することにより調理容器の特性情報を受信するにしている。このことにより、新しく製造された別種の鍋や、温度検出手段の用いる計測原理が異なるような場合でも必要な特性情報をサーバー装置から入手することが可能となり、正確な温度検知が可能となる加熱調理装置を提供できるものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における加熱調理装置の構成の一例を示したブロック図である。図１の誘導加熱調理装置１は、本実施の形態１での加熱調理装置の一例であり、誘導加熱調理装置１の天板であるトッププレート５に乗せられた調理容器に電磁誘導による電流を発生させることにより加熱し調理を行えるものである。

誘導加熱調理装置１内には、制御手段２、調理容器の一例として鍋７の担持部８に配設したＩＣタグ６の識別符号を読み取る読取手段３、鍋７に電磁誘導電流による熱を発生させる加熱コイルおよび回路から構成する加熱手段４を備える。制御手段２はマイコンおよびその周辺回路で構成し、予め記憶させたプログラムを実行することにより、各手段との信号の入出力を行うと共に、誘導加熱調理装置１全体の制御を行う。

更に、トッププレート５の本体内部側には、サーミスタ素子などの温度センサ９を接触して貼付し、鍋７からの伝導熱を受けるトッププレート５の温度を温度センサ９および温度検出回路１０で構成した温度検出手段により計測して制御手段２に入力する。制御手段２では予め記憶しておいた換算プログラムにより、トッププレート５の温度から鍋７の温度を換算して算出する。

換算プログラムは、鍋７からトッププレート５への熱伝導特性により変わるが、最も大きな影響要因は、特に図１にＧａｐと示した部分、つまり熱伝導の時間遅延の原因となる温度センサ９上部周辺のトッププレート５と鍋７の底面との空隙距離である。

そこで本実施の形態１では、鍋７の担持部である取っ手８に配設したＩＣタグ６に記録された空隙距離を読取手段３により読み取って制御手段２に入力し、制御手段２ではこの空隙距離を元に使用されている鍋７に用いる換算プログラムを決定して鍋７の温度を算出し、加熱手段４により鍋７に加える加熱出力量を制御して鍋７の温度調節を行うものである。

なお、鍋７にＩＣタグ６を配設する箇所は、取っ手８部分に限定されるものではないが、取っ手８部分は通常ユーザが加熱した鍋を担持する用途から熱伝導率の低いプラスチック素材や中空構造で構成される場合が多く、取っ手８の中空内部や上部にＩＣタグ６を配設すれば、調理中の熱や調理後の洗浄時の浸水や浸洗剤、摩擦などによる破損の可能性が最も低い配設箇所となる効果がある。更に、ＩＣタグ６の読み取り精度を低減させる影響を与える要因として、ＩＣタグや読取手段の近傍にある金属や水による影響が知られており、取っ手８部分にＩＣタグ６を配設すれば、こうした鍋７自体の素材となっている金属や鍋７内の水分、更には加熱手段４の発生する誘導加熱用の電磁界などの影響を低減できる上で大いに効果があるものである。

この金属や水による影響は、更にＩＣタグの方式によっても影響度合いに際があり、調理容器である鍋７内の水分の影響による可読距離の減衰が大きい場合は、水分による電波の吸収を受けにくい１３ＭＨｚ帯付近の周波数域を用いたＩＣタグ６と読取手段３の通信方式を用い、調理容器である鍋７を成す金属素材の影響による可読距離の減衰が大きい場合は、近傍金属の反射や回折などの影響を受けにくい２ＧＨｚ帯付近の周波数域を用いたＩＣタグ６と読取手段３の通信方式を用いて構成すれば有効なものである。もちろん両方式を併用して可読可能な周波数域を選択する方法でも構わない。

更に、上記の説明ではＩＣタグ６に、鍋７とトッププレート５との空隙距離を記憶しておく方法で説明したが、ＩＣタグ６には鍋を特定するシリアル番号などの識別符号を記憶しておき、誘導加熱調理装置１の制御手段２に記憶したテーブルを使ってシリアル番号と空隙距離を対応付けても良いし、誘導加熱調理装置１の有する通信手段１１により宅内のホームサーバー装置（図示せず）や外部機関やメーカーのサーバー装置（図示せず）にシリアル番号を送信し、空隙距離など必要な特性情報を読み出すようにしても良い。

特に、後者のサーバー装置と通信する構成では、新しく発売された鍋に対応したり、加熱調理装置で用いている温度検出手段の方式に沿った特性情報に対応できる他、シリアル番号と誘導加熱調理装置１自体の品番、調理コース番号などを対にしてサーバー装置に送信すれば、該当する鍋と加熱調理装置、加熱シーケンスなどの組み合わせにおける空隙距離などの更にきめ細かい特性情報が受信できるようにもサーバー装置のデータベースを構成することが可能となり、より正確な調理の温度制御ができる加熱調理装置を提供できうるものである。

図２に空隙距離による換算プログラムの一例を示すグラフ図を示す。図２は、鍋を加熱した場合の鍋の実際の温度と、各空隙距離ａ〜ｃでの温度検出手段での検出温度の時間的な変化の一例を模式化したものである。図２の縦軸は温度を示しており、横軸は経過時間を示す。破線１２は鍋底の実際の温度Ｔｒを示しており、実線１３〜１５はそれぞれ鍋底とトッププレートの空隙距離がそれぞれａ〜ｃの場合の温度検出手段での検出温度Ｔｓである。図２ではａ、ｂ、ｃの順に空隙距離が長くなる場合を示しており、熱伝導の遅れにより空隙距離が長くなるに従い熱伝導の遅延により鍋底温度への追従が遅くなると共に、熱伝導の損失により飽和温度域での検出温度が低下する結果を示している。

今、ＩＣタグから読み取った空隙距離ａの場合に、時間Ｔ１における鍋底の温度をＴｒ（Ｔ１）、温度検出手段の検出温度をＴｓａ（Ｔ１）であった場合には、空隙距離ａの場合には換算倍率係数ＫなどとしてＴｒ（Ｔ１）＝Ｋ＊Ｔｓａ（Ｔ１）のように一定の比率
で掛け算する換算プログラムであっても良い。

また、ある時間Ｔにおける鍋底の温度Ｔｒ（Ｔ）と、空隙距離ｘの場合の温度検出手段の検出温度Ｔｓｘ（Ｔ）の関係を示す温度換算テーブルを、所定の空隙距離、所定の温度範囲の各値毎に記憶しておき、このテーブルから温度検出手段で検出した温度Ｔｓｘ（Ｔ）をエントリとして、対応するＴｒ（Ｔ）を参照する方法でも構わない。

また、加熱出力量や鍋の大きさなどにより温度の換算関係が一意に決まらない場合は、
所定時間の温度上昇率や、調理装置が備えた“テンプラ”とか“焼き物”とかいったキーのＩＤごとに換算プログラム係数や温度換算テーブルを記憶しておいても良いものである。

以下に、本実施の形態１での制御シーケンスの一例を図３のフロー図を使って説明する。

まずユーザが鍋をトッププレートにセットして加熱開始のスイッチを押下して加熱処理を開始すると（ステップＳ２０）、制御手段２は読取手段３によりＩＣタグ６から温度検出手段での計測温度の補正を行うための鍋の特性情報を読取手段３により読み込む（ステップＳ２１）。続いて制御手段２は、特性情報に応じた換算プログラムもしくは温度換算テーブルを読み出して設定した後（ステップ２２）、加熱手段により加熱コイルに通電して鍋７の加熱を開始する（ステップＳ２３）。

続いて、制御手段２は、温度検出手段によりトッププレート５部の温度を計測し（ステップＳ２４）、ＩＣタグから読み込んだ空隙距離などの特性情報を使った換算プログラムに従って鍋温度を算出する（ステップＳ２５）。続いて、制御手段２は、ユーザが加熱の「高」「中」「低」ボタンや「▽」「△」ボタンなどにより設定した温度範囲に調整するため、設定された温度範囲の上限を越えたかどうかを判定し（ステップＳ２６）、もし越えていれば加熱出力を絞り（ステップＳ２７）、超えていなければ加熱出力量を維持して継続する。

続いて、温度範囲の下限を下回ったかどうかを判定し（ステップＳ２８）、もし下回っていれば加熱出力を増加し（ステップＳ２９）、越えていなければ加熱出力量を維持して継続する。

続いて、ユーザが加熱終了の「切」ボタンなどを操作しているかどうかを判定し（ステップＳ３０）、してなければ次の温度計測サイクルに戻りステップＳ２４から繰り返し、加熱終了の操作をしていれば加熱を停止して加熱処理を終了する（ステップＳ３１）。

なお、図３では簡易的に、温度調節範囲を超えたかどうかで加熱出力を増減させる方法を説明したが、前回の温度計測サイクルからの温度変化率や更にその変化率である温度変化加速度をパラメータとして併用して加熱出力を増減させるなどの方法や、ニューロやファジィといった方法で知られているような更に高度な温度調節制御方法を適用してももちろん構わないものである。

また、ＩＣタグ６および読取手段の通信方式としては、ＩＣタグは読取手段３のアンテナ回路とＩＣタグ６が数ｃｍ以内に対向した場合のみ読み取りの可能となる近接型の方式を用いて、鍋７がトッププレート５上にセットされた場合のみＩＣタグ６が可読範囲に入るよう構成しておけば、鍋７の装着を確認する手段としても用いることができる上、加熱調理装置１の周辺に置かれた調理に用いていない別の鍋に配設されたＩＣタグと混信するといった不具合が無くなり有効なものである。

（実施の形態２）
図４に、温度検出手段を赤外線センサを用いて構成した場合のブロック図を示す。

図４では、温度検出手段を構成する赤外線センサ１６、温度検出回路１７、トッププレート５に鍋７からの赤外線を赤外線センサ１６に透過させるための赤外線透過材１８からなる窓部分を設けており、これ以外は実施の形態１の構成と同様にできうるものである。

図４では、読取手段３はＩＣタグ６から鍋の放射率に関する特性情報を読み込み、制御手段２に入力する。制御手段２には、放射率に応じて温度情報の換算プログラムを用いて、赤外線センサ１６を用いて構成した温度検出手段で計測した鍋７の温度を補正し（例えば放射率ＬなどとしてＴｒ（Ｔ１）＝Ｌ＊Ｔｓａ（Ｔ１））、加熱手段による加熱出力の増減を行うものである。その制御フローは実施の形態１と同様で、例えば図３に示すものである。

図４でも実施の形態１と同様に、ＩＣタグ６には鍋を特定するシリアル番号などの識別符号を記憶しておき、加熱調理装置１の通信手段を使ってサーバー装置（図示せず）から放射率に関する情報を入手する構成でも構わないものである。

また、赤外線センサ１６や赤外線透過材１８は、トッププレート５部を凹状にしたり、反射材を用いるなどの方法で鍋７の底や側面からの赤外線が赤外線センサ１６に入射するように構成すればトッププレート５を避けてトッププレート５の外周部に設けても構わないものである。このように、トッププレート５を避けて構成すればトッププレート５に赤外線透過材１８などをはめ込み合成する工数や強度対策を不要にできる。

なお、本実施の形態で説明した制御手段は、ＣＰＵ（またはマイコン）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、記憶・記録装置、Ｉ／Ｏなどを備えた電気・情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させるプログラムの形態で実施してもよい。プログラムの形態であれば、磁気メディアや光メディアなどの記録媒体に記録したりインターネットなどの通信回線を用いて配信することで新しい機能の配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。

以上のように、本発明では、調理容器に配設されたＩＣタグから該調理容器の特性情報もしくは前記特性情報を特定するための識別符号の少なくとも一方を読み出す読取手段と、該調理容器の温度を計測する温度検出手段と、前記温度検出手段が計測した温度を前記特性情報を用いて補正した温度に従って前記調理容器に加える加熱量を制御する制御手段とを備えるようにしているため、放射率の異なる鍋や底面の反った鍋など様々な鍋を用いて料理した場合でも精度高く鍋温度の計測ができ、正確な温度調節や過昇温の防止ができる加熱調理装置を実現できるものである。また、調理器に限らず、温度制御が必要な加熱機器や暖房機器にも本発明を利用できる。

本発明の実施の形態１の加熱調理装置の構成の一例を示すブロック図 実施の形態１の温度補正方法の一例を説明したグラフ 実施の形態１での温度調節を行う動作の一例を示すフロー図 本発明の実施の形態２の加熱調理装置の構成の一例を示すブロック図

１ 誘導加熱調理装置（加熱調理装置）
２ 制御手段
３ 読取手段
４ 加熱手段
５ トッププレート（天板）
６ ＩＣタグ（温度検出手段）
７ 鍋（調理容器）
８ 取っ手（担持部）
９ 温度センサ（温度検出手段）
１０ 温度検出回路（温度検出手段）
１１ 通信手段
１６ 赤外線センサ（温度検出手段）
１７ 温度検出回路（温度検出手段）
１８ 赤外線透過材

Claims (5)

1. 調理容器に配設されたＩＣタグから、該調理容器の底面と天板の空隙距離に関する情報である特性情報もしくは前記特性情報を特定するための識別符号の少なくとも一方を読み出す読取手段と、該調理容器から該調理容器を積載する天板への伝導熱を検出するサーミスタからなる温度検出手段と、前記温度検出手段が計測した温度を前記特性情報を用いて補正した温度に従って前記調理容器に加える加熱量を制御する制御手段とを備えた加熱調理装置。
2. ＩＣタグは調理容器の担持部分に配設されるものである請求項１記載の加熱調理装置。
3. ＩＣタグおよび読取手段は、少なくとも調理容器内の水分の影響による可読距離の減衰が小さい１３ＭＨｚ帯の周波数を用いた通信方式を有して構成する請求項１記載の加熱調理装置。
4. ＩＣタグおよび読取手段は、少なくとも調理容器を成す金属素材の影響による可読距離の減衰が小さい２ＧＨｚ帯の周波数を用いた通信方式を有して構成する請求項１記載の加熱調理装置。
5. 加熱調理装置は、宅内のサーバー装置もしくは宅外のサーバー装置と、直接または該宅内のサーバー装置を介して通信するための通信手段を備え、前記通信手段により識別符号を送信することにより調理容器の特性情報を受信する請求項１記載の加熱調理装置。

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