JP5414770B2 - 加熱調理器、食品温度調整機器、食品初期温度推定装置、および食品初期温度推定方法 - Google Patents
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また、加熱室温度を測定するサーミスタの出力電圧勾配から調理物の重量を判断するものが提案されている(例えば特許文献2参照)。
また、食品の重量を検出する重量検出手段を食品調理台の下に設けるものが提案されている(例えば特許文献3参照)。
また、加熱停止期間における赤外線センサの検出結果から、検出対象が容器であるか食品であるかを判断して食品の加熱を制御するものが提案されている(例えば特許文献4参照)。
また、サーミスタが検出する庫内温度の温度上昇率が、所定値に達すると加熱調理を終了して食品の過加熱を回避するものが提案されている(例えば特許文献5参照)。
また、赤外線センサにより調理物の調理開始時の表面温度を検知し、その温度上昇率を検出することにより調理物の大きさを推定するものが提案されている(例えば特許文献6参照)。
また、特許文献2、3に記載の技術は、庫内温度変化や重量センサから重量のみを測定しているものであり、家庭で使用する様々な重量の容器への対応ができない。また、食品の初期温度を推定することができない。このため、食品の初期温度や重量に応じて適切な加熱を行うことができない、という問題点があった。
また、重量の検知のみでは、業務用、例えば加熱容器を一定重量にするよう指示でき加熱調理済みの冷凍食品を解凍し適温まで加熱する場合には十分に有効であると考えられるが、一般家庭のように様々な重量の容器を用い、冷凍から常温まで様々な温度帯の食品を加熱調理する場合には不正確な重量値しか得られない、という問題点があった。
また、特許文献4に記載の技術は、赤外線センサによって容器の補正を行うが、加熱途中で加熱停止するなど不要な時間がかかる。また、食品の初期温度を推定することができない。このため、食品の初期温度や重量に応じて適切な加熱を行うことができない、という問題点があった。
また、特許文献5に記載の技術は、赤外線センサ検知の補完として庫内サーミスタの温度上昇率をみるものであるが、初期温度の影響を考慮していない。このため、食品の初期温度や重量に応じて適切な加熱を行うことができない、という問題点があった。
また、特許文献6に記載の技術は、赤外線センサにより調理物の調理開始時の表面温度および所定温度に達するまでの温度上昇率を測定して食品の大きさを求め、これらから残りの加熱時間を算出しているが、赤外線センサ表面が、食品加熱時の水蒸気で曇ったり油煙付着等により温度検知精度が低下することがあり、食品の重量を精度よく推定することができない、という問題点があった。
また、推定した食品の初期温度と重量とに応じて適切な動作時間を設定することができる加熱調理器、食品温度調整機器を得るものである。
(全体構成)
図1はこの発明の実施の形態1を示す加熱調理器の外観斜視図である。
図2はこの発明の実施の形態1を示す加熱調理器の中央縦断面図である。
図1、図2において、1は加熱調理機器の本体、2は食品3が収納される加熱室である。加熱室2は脱臭塗料などが塗られた金属板を箱状に形成して構成されている。4は本体1の前面に設けられた扉である。扉4には調理中に加熱室2内を見るための窓4aやチョーク構造など高周波漏洩低減手段4bが設けられている。また、扉4の上方の中央には、扉4の開閉時に使用者が持つ取っ手4cが設けられている。なお、加熱室2は、本発明における「収納室」に相当する。
なお、上面加熱ヒータ5のヒータ種類を限定するものではなく、例えばガラス管ヒータを用いて加熱する際の輻射成分を増加し、より食品3表面の加熱速度を速め、例えば肉の表面を焼き固め肉汁に含まれるおいしさを逃がさずに調理できるようにしてもよい。また、より安価な加熱手段としてシーズヒータを用いてもよい。
図3はこの発明の実施の形態1を示す加熱調理器の制御ブロック図である。
図3に示すように、制御手段100は、操作部13からの操作信号や庫内サーミスタ14による加熱室2内の検知温度が入力され、これらの入力信号に基づいて、上面加熱ヒータ5、コンベクションヒータ6、高周波発生部7の加熱動作を制御するものである。
次に、本発明の実施の形態1に係る加熱調理器の加熱制御動作について説明する。
図4はこの発明の実施の形態1を示す制御フローチャートである。
図5はこの発明の実施の形態1を示す、庫内サーミスタ検知温度変化と食品重量の相関を示す表である。
以下、図4の各ステップに基づき、図5を参照しつつ説明する。
ステップS2で、使用者は、操作部13を操作して調理方法や加熱温度等の設定操作を行う。ここでは、調理方法として、高周波発生部7による加熱動作(以下、レンジ加熱という)の後に、上面加熱ヒータ5又は/及びコンベクションヒータ6による加熱動作(以下、グリル加熱という)を行うように設定した場合を例に説明する。
なお、調理動作はこれに限らず、レンジ加熱とグリル加熱とを同時に行うようにしても良いし、グリル加熱の後にレンジ加熱を行ってもよい。要するに、食品3の温度を変化させる動作であれば良い。
この加熱開始時が、加熱時間を計算する起点となる時間であり、経過時間積算値t=0とする。また、加熱開始から食品3の初期温度を推定するための設定時間t1までの庫内サーミスタ14の検出温度を、庫内サーミスタ検出温度T1とする。また、加熱開始時の庫内サーミスタ検出温度T1を、加熱開始時の庫内サーミスタ検出温度T0および加熱開始から現時点までの最低温度T1_minの初期値として記憶する。
一方、庫内サーミスタ検出温度T1が最低温度T1_minより低いと判定した場合は、ステップS6で、最低温度T1_minを当該庫内サーミスタ検出温度T1に更新する(T1_min=T1)。
経過時間積算値tが設定時間t1を超えていなければ、ステップS8で、現時点での経過時間積算値tを、1ステップ前の経過時間積算値t_oldとし、ステップS4に戻る。
この初期温度推定のための設定時間t1は、初期温度による違いが明確になり、かつ食品3の初期温度や量によらずレンジ加熱が終了する前の時間にする必要がある。あまり少量の場合過加熱になりやすいので、100g以上の食品3が投入されるものと考え、加熱開始から1分以内の時間で設定するのが望ましい。なお、設定時間t1は、本発明における「第1所定時間」に相当する。
ステップS9で、制御手段100は、加熱開始から設定時間t1までの最低温度T1_minと、加熱開始時の庫内サーミスタ検出温度T0の差分(T1_min−T0)がゼロより小さいか否かを判定する。
ここで、冷凍温度Tdは、例えば一般的な家庭用冷凍冷蔵庫の冷凍室の温度である−18℃とする。この温度は一般的な家庭用冷凍冷蔵庫の冷凍温度帯の温度である。
このときT1_min−T0<0となるのは、食品3の初期温度が低温であることと、相変化する−2℃前後で一旦食品3の温度が上がらなくなることから加熱室2を冷やすことになり、庫内サーミスタ14で検知される温度は一旦低下するためである。
ここで、冷蔵温度Tuは、例えば5〜15℃、より限定すれば10℃程度とする。食品3の初期温度が凍結温度以上の場合、食品3は冷蔵から常温まで色々な温度帯で保存されていたものを使用すると考えられるが、衛生上食品3の大部分は冷蔵庫から取り出したものであり、それを常温下で下準備していくと、ほとんどの場合で上記温度レベルで加熱室2に投入することになるためである。
経過時間積算値tが設定時間t2を超えていなければ、ステップS14で、現時点での経過時間積算値tを、1ステップ前の経過時間積算値t_oldとし、ステップS12に戻る。
ここで、食品3の重量推定のための設定時間t2は、食品の初期温度による温度変化の影響がなくなった時間からの温度変化を見る必要があるため、初期温度推定のための設定時間t1より大きく、かつ食品3の量による違いが明確になり、かつ食品3の初期温度や量によらずレンジ加熱が終了する前の時間にする必要がある。あまり少量の場合過加熱になりやすいので、100g以上の食品3が投入されるものと考え、5分以内、より限定すれば1分から3分の間で設定する。なお、設定時間t2は、本発明における「第2所定時間」に相当する。
ステップS15で、食品量推定手段120は、経過時間積算値tが設定時間t2となった時点での庫内サーミスタ検出温度T2と、設定時間t1での庫内サーミスタ検出温度T1との差分(T2−T1)から、温度差と重量との相関に基づき食品3の量Wfoodを算出する。この算出には、例えば図5に示すように、あらかじめ記憶された、差分(T2−T1)の範囲と食品3の重量との相関づけられた表情報から得る。なお、これが相関式であってもよいことは自明である。
制御手段100は、このようにして算出された食品3の初期温度Tfおよび量Wfoodから、適切なレンジ加熱時間t_mwoおよびグリル加熱時間t_grillを、あらかじめ設定した式や表情報から算出する。
そして、ステップS17で、制御手段100は、グリル加熱の経過時間がグリル加熱時間t_grillになったところで、ステップS18へ進み、加熱を終了して使用者にブザーや操作部の表示点滅などで報知する。
この図6においては、食品3の初期温度が同一の冷凍温度で量が異なるときの庫内サーミスタ検出温度の経時変化を示す。
食品Aは重量300[g]、食品Bは重量800[g]であり、どちらも加熱前の食品温度は−18[℃]と冷凍庫から取り出してすぐに加熱を開始した。
このとき、最初は食品Aまたは食品Bは冷凍温度から始まるため相変化する−2℃前後で一旦食品温度が上がらなくなる。このため、加熱室2を冷やすことになり、庫内サーミスタ14で検知される温度は一旦低下する。その後、加熱により食品3が温まるので発熱し、蒸気も出てくるため加熱室2が温まり、庫内サーミスタ14の検知温度も上昇していく。
食品A、Bのいずれも、T1_min―T0<0であるため、冷凍温度であったと判定できる。
このままレンジ加熱を継続し、加熱開始から、設定時間t2となる120secを経過したときに、食品AではT2−T1=2.0[deg]、食品BではT2−T1=0.3[deg]となる。
図5に示したように、この温度差を重量と相関付けた表をあらかじめ設定しておくことで重量が判定できる。これにより、初期温度と重量からレンジ加熱時間およびグリル加熱時間を設定し、加熱不足や過加熱を防ぎ、各々に適切な加熱時間で食品を加熱できる。
この図7では食品3の重量が同一で初期温度が異なるときの庫内サーミスタ検出温度の経時変化を示す。
食品Cは冷蔵庫から取り出して調味などを行ってから加熱を始めたため初期温度は3[℃]、食品Dは冷凍庫から取り出してすぐ加熱を開始したため−18[℃]であり、どちらも食品重量は800[g]である。
このとき、食品Cは相変化なく加熱されるため、庫内サーミスタ14で検知できるほど庫内温度が下がることもなく上昇していく。
一方、食品Dは冷凍温度から始まるため相変化する−2℃前後で一旦食品温度が上がらなくなるため加熱室2を冷やすことになり、庫内サーミスタ14で検知される温度は一旦低下する。
その後、加熱により食品3が温まるので発熱し、蒸気も出てくるため加熱室2が温まり、庫内サーミスタ14の検知温度も上昇していく。
冷凍温度スタートの食品Dは、一旦庫内サーミスタ14の検知温度が低下したため、T1_min―T0<0となり冷凍温度であったと判定できる。
このままレンジ加熱を継続し、加熱開始から設定時間t2となる120secを経過したときに、食品C、食品Dともに、T2−T1=0.3[deg]となる。この温度差を重量と相関付けた表をあらかじめ設定しておくことで重量が判定できる。
また、食品3全体の加熱を高周波加熱としたが特にそれに限定するものではなく、例えば食品3に通電して起きる自己発熱によるジュール加熱などを用いてもよい。
また、上記説明では、ヒータ加熱量の向上のために庫内高さを小さくする方法を提示したがこれに限定されるものではない。例えば、従来のオーブンレンジサイズで、食品3と上面加熱ヒータ5の距離を小さくするために、上面加熱ヒータ5を上下する機構や食品3を載せたトレイを上下できる機構を設けてもよい。
また、庫内サーミスタ14により加熱室2内の温度を検出するので、食品加熱時の水蒸気や油煙が付着した場合であっても、精度よく温度を検出することができ、食品3の重量を精度よく推定することができる。
Claims (6)
- 食品を収納する加熱室と、
前記食品を加熱する加熱手段と、
前記加熱室内の温度を検出する温度検出手段と、
前記加熱手段を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、
加熱開始から第1所定時間経過する間の、前記加熱室内の温度変化に基づき、前記食品の加熱開始時の温度である初期温度を推定する食品初期温度推定手段と、
前記第1所定時間のあと第2所定時間が経過するまでの、前記加熱室内の温度変化に基づき、前記食品の重量を推定する食品量推定手段とを有し、
前記食品初期温度推定手段は、
加熱開始から第1所定時間経過する間の、前記加熱室内の温度の最小値(T1_min)が、加熱開始時の前記加熱室内の温度(T0)よりも低い場合、前記食品の初期温度が凍結温度より低い温度であると推定し、
加熱開始から第1所定時間経過する間の、前記加熱室内の温度の最小値(T1_min)が、加熱開始時の前記加熱室内の温度(T0)以上の場合、前記食品の初期温度が凍結温度以上の温度であると推定し、
前記制御手段は、
推定した前記初期温度および前記食品の重量に応じて、前記加熱手段を制御する
ことを特徴とする加熱調理器。 - 前記食品量推定手段は、
前記第2所定時間経過時の前記加熱室内の温度(T2)と前記第1所定時間経過時の前記加熱室内の温度(T1)との温度差と、該温度差と重量との相関に基づき、前記食品の重量を推定する
ことを特徴とする請求項1記載の加熱調理器。 - 前記加熱手段は、
高周波加熱手段と、
電熱発熱手段とにより構成され、
前記制御手段は、
推定した前記初期温度および前記食品の重量に応じて、前記高周波加熱手段による加熱時間と、前記電熱発熱手段による加熱時間とをそれぞれ制御する
ことを特徴とする請求項1または2記載の加熱調理器。 - 食品を収納する収納室と、
前記食品の温度を変化させる食品温度変化手段と、
前記収納室内の温度を検出する温度検出手段と、
前記食品温度変化手段を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、
前記食品温度変化手段による前記食品の温度変化の開始から第1所定時間経過する間の、前記収納室内の温度変化に基づき、前記食品の温度変化の開始時の温度である初期温度を推定する食品初期温度推定手段と、
前記第1所定時間のあと第2所定時間が経過するまでの、前記収納室内の温度変化に基づき、前記食品の重量を推定する食品量推定手段とを有し、
前記食品初期温度推定手段は、
加熱開始から第1所定時間経過する間の、前記収納室内の温度の最小値(T1_min)が、加熱開始時の前記収納室内の温度(T0)よりも低い場合、前記食品の初期温度が凍結温度より低い温度であると推定し、
加熱開始から第1所定時間経過する間の、前記収納室内の温度の最小値(T1_min)が、加熱開始時の前記収納室内の温度(T0)以上の場合、前記食品の初期温度が凍結温度以上の温度であると推定し、
前記制御手段は、
推定した前記初期温度および前記食品の重量に応じて、前記食品温度変化手段を制御する
ことを特徴とする食品温度調整機器。 - 収納室に収納され食品温度変化手段により温度が変化する食品の重量と、温度変化の開始時の温度である初期温度とを推定する食品初期温度推定装置であって、
前記食品温度変化手段による前記食品の温度変化の開始から第1所定時間経過する間の、前記収納室内の温度変化に基づき、前記初期温度を推定する食品初期温度推定手段と、
前記第1所定時間のあと第2所定時間が経過するまでの、前記収納室内の温度変化に基づき、前記食品の重量を推定する食品量推定手段とを有し、
前記食品初期温度推定手段は、
加熱開始から第1所定時間経過する間の、前記収納室内の温度の最小値(T1_min)が、加熱開始時の前記収納室内の温度(T0)よりも低い場合、前記食品の初期温度が凍結温度より低い温度であると推定し、
加熱開始から第1所定時間経過する間の、前記収納室内の温度の最小値(T1_min)が、加熱開始時の前記収納室内の温度(T0)以上の場合、前記食品の初期温度が凍結温度以上の温度であると推定する
ことを特徴とする食品初期温度推定装置。 - 収納室に収納され食品温度変化手段により温度が変化する食品の重量と、温度変化の開始時の温度である初期温度とを推定する食品初期温度推定方法であって、
前記食品温度変化手段による前記食品の温度変化の開始から第1所定時間経過する間の、前記収納室内の温度変化に基づき、前記初期温度を推定するステップと、
前記第1所定時間のあと第2所定時間が経過するまでの、前記収納室内の温度変化に基づき、前記食品の重量を推定するステップとを有し、
前記初期温度を推定するステップは、
加熱開始から第1所定時間経過する間の、前記収納室内の温度の最小値(T1_min)が、加熱開始時の前記収納室内の温度(T0)よりも低い場合、前記食品の初期温度が凍結温度より低い温度であると推定し、
加熱開始から第1所定時間経過する間の、前記収納室内の温度の最小値(T1_min)が、加熱開始時の前記収納室内の温度(T0)以上の場合、前記食品の初期温度が凍結温度以上の温度であると推定する
ことを特徴とする食品初期温度推定方法。
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