JP7399371B1 - 過剰加熱防止装置および加熱システム - Google Patents

Abstract

加熱部（２１）とユーザが撮像範囲に入るように加熱部（２１）の上方の離れた位置に設置される赤外線撮像装置（３００）、赤外線撮像装置（３００）から得られた熱画像に基づき、被加熱物の温度を算出する温度算出部（７）、熱画像に基づき、ユーザの存在を検知する人検知部（６）、および通信部（４）を介して加熱装置（２００）から得られたユーザの操作に関する情報と人検知部（６）から得られたユーザの検知結果と温度算出部（７）から得られた被加熱物の温度情報とに基づき、通信部（４）を介して加熱部（２１）の動作を制御する制御部（２）を備える。

Description

本願は、過剰加熱防止装置および加熱システムに関するものである。

加熱装置には消し忘れなどを防止するために、近くに人（ユーザ）が存在するか否かを検知し、温度調整、あるいは消火を行う安全装置がしばしば設けられる。また、加熱装置の出力を制御するために被加熱物の温度をリアルタイムかつ非接触で測定したいというニーズがある。一方、ユーザが加熱装置を操作している最中に自動的に火力調整が行われると、ユーザの操作を妨げてしまい、却ってユーザの利便性を損なうことがある。

そこで、加熱調理器の上方に赤外線アレイセンサを設置することで、被加熱物の温度と人の検知を同時に行うとともに、被加熱物の温度が変化する面積によって、調理操作を行っているか否かを判断する加熱調理器（例えば、特許文献１参照。）が提案されている。

特開２０２１－３４２２２号公報（段落００２７～００２８、図１、００６９～００７５、図１２）

しかしながら、加熱装置、あるいは被加熱物から放出される熱によって体表温度が上昇することがあるため、温度情報だけでは人検知のための温度の閾値設定が複雑となる。また、各画素の温度情報だけでは人以外の熱源を誤検知することがあり、ユーザの存在の有無を正確に検知することは困難であった。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、ユーザの利便性を損なうことなく、過剰な加熱を防止する過剰加熱防止装置および加熱システムを得ることを目的とする。

本願に開示される過剰加熱防止装置は、加熱装置との通信を行う通信部、前記加熱装置の被加熱物を加熱する加熱部と前記加熱装置を操作するユーザが撮像範囲に入るように前記加熱部の上方の離れた位置に設置される赤外線撮像装置、前記赤外線撮像装置から得られた熱画像に基づき、前記被加熱物の温度を算出する温度算出部、前記熱画像に基づき、前記ユーザの存在を検知し、前記検知したユーザの向きを前記熱画像から判定する機能を有する人検知部、および前記通信部を介して加熱装置から得られた前記ユーザの操作に関する情報と前記人検知部から得られたユーザの検知結果と前記温度算出部から得られた前記被加熱物の温度情報とに基づき、前記通信部を介して前記加熱部の動作を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記被加熱物の温度が正常範囲であり、前記ユーザが存在するとの情報を得た場合でも、前記ユーザの向きが前記加熱装置から外れているとの判定結果を得たときは、前記ユーザが前記加熱装置に対して設定したレシピ情報に基づき前記加熱部の出力を調節することを特徴とする。

本願に開示される過剰加熱防止装置および加熱システムによれば、ユーザが調理操作を行っているかを正確に判断できるので、ユーザの利便性を損なうことなく、過剰な加熱を防止する過剰加熱防止装置および加熱システムを得ることができる。

実施の形態１にかかる過剰加熱防止装置を用いて構成した加熱システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態１の変形例にかかる過剰加熱防止装置を用いて構成した加熱システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる過剰加熱防止装置を構成する赤外線撮像装置の構成を示す模式図である。 ユーザと被加熱物に対して赤外線撮像を行った際に得られる熱画像例を示す図である。 実施の形態１にかかる加熱システムの配置例を示す側面図である。 実施の形態１の変形例にかかる過剰加熱防止装置の構成を示す側面図である。 実施の形態１にかかる加熱システムの動作を示すフローチャートである。 実施の形態１の変形例にかかる加熱システムの動作を示すフローチャートである。 実施の形態１にかかる加熱システムにおいて、制御を実行するための演算実行部分のハードウエア構成を示すブロック図である。 実施の形態２にかかる過剰加熱防止装置を用いて構成した加熱システムの構成を示すブロック図である。 図１１Ａと図１１Ｂは、実施の形態２にかかる加熱システムにおいて、加熱装置の前にそれぞれ大人が立ったときと子供が立ったときの状況を説明するための側面図である。 図１２Ａと図１２Ｂは、実施の形態２にかかる加熱システムにおいて、加熱装置の前にそれぞれ大人が立ったときと子供が立ったときに取得する熱画像を説明するための模式図である。 実施の形態２にかかる加熱システムの動作を示すフローチャートである。 実施の形態３にかかる加熱システムにおいて、加熱装置の前にユーザが立ったときに取得する熱画像と人検知エリアの関係を示す模式図である。 実施の形態３にかかる加熱システムの動作を示すフローチャートである。 図１６Ａと図１６Ｂそれぞれは、実施の形態４にかかる加熱システムにおいて、高温の被加熱物とユーザが同時に映ったときに得られる熱画像と修正熱画像を示す図である。 実施の形態４にかかる加熱システムの動作を示すフローチャートである。 実施の形態５にかかる加熱システムの動作を示すフローチャートである。 実施の形態６にかかる加熱システムにおいて、加熱装置の前にユーザが立って調理しているときの状況を説明するための側面図である。 実施の形態６にかかる過剰加熱防止装置を用いて構成した加熱システムの構成を示すブロック図である。

本願の過剰加熱防止装置、およびこれを用いて構成した加熱システムについて、図面を参照して説明する。なお、同様、または対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。さらに以下に示す実施の形態は一例であり、これらの実施の形態によって本願が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１～図８は、実施の形態１にかかる過剰加熱防止装置と、これを用いて構成した加熱システムの構成、および動作について説明するためのものであり、図１は過剰加熱防止装置と加熱装置を通信によってネットワーク接続することで連携する加熱システムの構成を示すブロック図、図２は変形例にかかる過剰加熱防止装置と加熱装置とサーバを通信によってネットワーク接続することで連携する加熱システムの構成を示すブロック図である。

また、図３は過剰加熱防止装置を構成する赤外線撮像装置の構成を示す模式図、図４はユーザと被加熱物に対して線撮像を行った際に得られる赤外線画像例を示す図である。そして、図５は加熱システムの配置例をユーザともに示す側面図、図６は変形例にかかる過剰加熱防止装置の構成を示す模式的な側面図である。さらに、図７は加熱システムの動作を示すフローチャートであり、図８は第２の変形例にかかる加熱システムの動作を示すフローチャートである。

本実施の形態１にかかる加熱システムは、図１に示すように、加熱を行う加熱部２１を有する加熱装置２００と、通信によって加熱装置２００と連携し、加熱装置２００の動作を制御する過剰加熱防止装置１００を備えたものである。

過剰加熱防止装置１００は、熱画像を生成するための信号を取得する赤外線撮像装置３００と、取得した信号からユーザの存在を検出するための熱画像を生成する熱画像生成部５と、信号から被加熱物の温度を算出する温度算出部７とを備えている。そして、加熱装置２００との通信を行う通信部４と、装置内の制御を行うとともに、人検知部６からのユーザの存否情報と温度算出部７からの被加熱物の温度情報に基づき、通信部４を介して加熱装置２００を制御する制御部２を備えている。また、演算に必要なプログラム、あるいはデータを記憶する記憶部８を備えている。さらに、被加熱物、およびユーザを照らすためにＬＥＤ（Light-emitting diode）などの光源９を備えても良い。

操作部１はタッチパネルなどの入力と情報表示が可能なインターフェース、またはボタン、レバーなどの物理的なインターフェースであっても良い。制御部２、および加熱装置２００の制御部２３はＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、またはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などで構成される処理装置である。記憶部８は例えばフラッシュメモリである。

人検知部６ではＡＩ（人工知能：Artificial Intelligence）による画像処理によって熱画像からユーザである人が存在するか否か、および行動を検出する。ＡＩによる画像処理には例えばＳＳＤ（Single Shot Multi Box Detector）またはＹＯＬＯ（You Only Look Once）などの深層学習の手法を適用することができる。

加熱装置２００は、炎、熱風、誘導加熱その他の手法により、接触または近接した被加熱物の温度を上昇させる機能を有し、被加熱物を加熱する加熱部２１を備えている。そして、ユーザの操作を受け付ける操作部２４と、操作部２４の操作内容、および過剰加熱防止装置１００からの指示により、加熱部２１の動作を制御する制御部２３を備えている。

また、過剰加熱防止装置１００（通信部４）との通信を行う通信部２５を備えており、通信部４との情報伝達は、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、４Ｇ・５Ｇなどの無線接続、通信用ケーブルまたは有線ＬＡＮなどの有線接続により行う。

また、制御に必要なプログラム、および加熱条件などが記されたレシピ情報を含めたデータを記憶する記憶部２２を備えている。さらに、例えば、図示しない被加熱物の載置台、五徳等にかかる圧力を検知するセンサ２６を備えるようにしてもよい。

加熱装置２００は、過剰加熱防止装置１００の温度算出部７から得られた温度情報を元に、記憶部２２に記憶されたレシピ情報の中から操作部２４の操作によって選択されたレシピを再現するように火力の制御を行うことができる。

なお、ＡＩによる画像処理を行う人検知部６は過剰加熱防止装置１００の外部に設置しても構わない。例えば、図２に示す変形例のように、熱画像生成部５と人検知部６を熱画像生成部５２と人検知部５５としてサーバ５００内に移設し、記憶部５４、設定部５１、通信部５３を設ける。そして、通信部４を介して赤外線撮像装置３００の情報をサーバ５００に送信するようにし、サーバ５００内に設けた人検知部５５でＡＩによる画像処理を行った後に、検知結果を過剰加熱防止装置１００に送信するようにしてもよい。

＜赤外線撮像装置＞
赤外線撮像装置３００は、例えば図３に示すように、赤外線を吸収し、そのエネルギーに応じた電気信号を出力する複数の画素がマトリクス状に配列された赤外線撮像素子３２と、入射した赤外線を赤外線撮像素子３２上に結像する赤外線透過レンズ３１を備えている。また、赤外線撮像素子３２から出力された画素毎のアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ３３（アナログ・デジタル・コンバータ：Analog-to-digital converter）と、フレームメモリ３４、ＦＰＮメモリ３５を備えている。さらに、基準熱画像を取得するための遮光部材３６と基準温度検出部３７を備えても良い。

熱画像は、例えば、図４に示すように熱源の温度の高低に対応した輝度値を有するグレースケール画像となる。赤外線撮像装置３００を用いた熱画像の取得方法について説明する。なお、「熱画像の取得方法」における「熱画像」とは、熱画像生成部５で２次元の熱画像を生成するための信号のことを指し、厳密には画像ではないが、感覚的に理解しやすいよう、「画像」と称して説明する。赤外線撮像素子３２は画素毎に光量に対する感度、画素毎の出力のオフセット、およびこれらの温度特性が異なる。このため、あらかじめ基準となる熱画像を取得・保存し、被写体からの入力信号に対して基準熱画像との差分を出力することで熱画像を得る。

基準熱画像の取得方法の一例では、遮光部材３６で赤外線透過レンズ３１を覆った状態で所定の時間撮像を行う。この時に撮像したデータはあらかじめ設定したフレーム数で平均化処理が行われ、ＦＰＮメモリ３５に保存され、基準熱画像として使用される。また、遮光部材３６の温度は基準温度検出部３７で測定され、ＦＰＮメモリ３５に基準温度として記録される。

遮光部材３６は例えば黒色塗装したアルミ板を用いたメカニカルシャッタである。基準温度検出部３７は例えばメカニカルシャッタに熱伝導テープなどで貼り付けられた温度ＩＣ（Integrated Circuit）である。各画素からの出力は基準熱画像を基準とした相対輝度値であるため、温度への換算には基準温度を用いて計算を行う必要がある。

別の手段としては、赤外線撮像装置３００の工場での出荷前検査において一様な温度の部材を撮影し、その時の熱画像と部材の温度をそれぞれ基準熱画像と基準温度としてＦＰＮメモリ３５に保存しておいても良い。この場合、遮光部材３６と基準温度検出部３７は不要となる。

続いて測定対象の被写体を撮影する。赤外線透過レンズ３１に入射した赤外線は赤外線撮像素子３２上に結像する。赤外線撮像素子３２は２次元に配列されたフォーカルプレーンアレイ（ＦＰＡ：Focal Plane Array）構造のマイクロボロメータ、サーモパイル、およびサーマルダイオードなどを用いることができる。

赤外線撮像素子３２の各画素では赤外線を吸収し、そのエネルギーに応じた電気信号を出力する。この信号はＡＤＣ３３で信号増幅とデジタル信号への変換がなされ、フレームメモリ３４に入力される。フレームメモリ３４では、ＦＰＮメモリ３５に記録された基準熱画像との差分が記録される。これを外部に出力することで２次元の熱画像を得ることができる。

赤外線撮像素子３２、ＡＤＣ３３の自己発熱、および環境温度の変化によって赤外線撮像素子３２の温度が変化すると、熱画像上では撮影された被写体の温度が変化したように見える。これを補正するために、赤外線撮像素子３２の温度変化を素子近傍に設置された図示しない素子温度検出部で読み取ってフレームメモリ３４に入力・記録しておき、熱画像の補正を行っても良い。

実施の形態１にかかる加熱システムにおいては、図５に示すように、赤外線撮像装置３００が組み込まれた過剰加熱防止装置１００は加熱装置２００の上方で、かつ加熱部とその手前に立つユーザが撮影範囲に収まるような位置と角度に調整して設置される。

一方、加熱装置２００で加熱された被加熱物からは、湯気と煙の立ち昇りに加え、油跳ねによる飛散が生じることがある。そのため、被加熱部の情報に設置した赤外線撮像装置３００の赤外線透過レンズ３１には、油、煤煙、水滴などが付着する可能性があり、付着すると赤外線の透過率が低下して温度測定精度が低下したり、内部回路に故障が生じたりすることがある。

そこで、赤外線撮像装置３００にこれらが付着しないようにするために、図６に示すように、赤外線撮像装置３００の前面３００ｆに保護部材１０を取り付けても良い。また、被加熱物を照らすための光源９も同様に油、水滴などの影響を受けるため、同じく前面９ｆに保護部材１０を配置しても良い。保護部材１０には赤外線の透過率が高い材料を用いると良く、例えばシリコン、ゲルマニウム、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ：High Density Poly-Ethylene）を使用することができる。

上述した構成を前提として、実施の形態１にかかる加熱システムにおける、自動加熱制御について図７のフローチャートを参考にして説明する。はじめに、制御部２は、加熱装置２００からの信号に基づき、加熱が開始されたか否かを判断する（ステップＳ１００）。開始か否かは、加熱装置２００の操作部２４で電源または加熱開始ボタンがＯＮにされたこと等をトリガとして判定して良い。なお、後述する加熱の終了の判定（ステップＳ８００）も同様に加熱装置２００の電源ＯＦＦまたは加熱終了ボタンが操作されたこと等をトリガとすることができる。

加熱が開始されると（ステップＳ１００で「Ｙｅｓ」）、赤外線撮像装置３００による熱画像撮影を開始する（ステップＳ１１０）。被加熱物、およびユーザ（人）から放出された赤外線は赤外線撮像装置３００で電気信号に変換され、デジタル信号として出力される。このデジタル信号を用いて、温度算出部７が温度を算出する（ステップＳ１２０）。

デジタル信号の値（輝度値）から被写体温度への変換式、あるいは変換に使用する補正係数のテーブルは記憶部８にあらかじめ保存されている。算出した温度の情報は制御部２に送られ、制御部２は算出された温度が基準値より高いか否かで異常温度が検出されたか否かを判定する（ステップＳ２００）。

異常な高温が検出された場合（ステップＳ２００で「Ｙｅｓ」）、制御部２は加熱装置２００の制御部２３を介して加熱部２１の出力の調整、あるいは停止（電源ＯＦＦ）を行う（ステップＳ２５０）。そして、ステップＳ１１０へ移行する。

一方、異常な高温が検出されなかった場合（ステップＳ２００で「Ｎｏ」）、赤外線撮像装置３００から出力された信号は熱画像生成部５でユーザを検出するための熱画像に変換され、人検知部６に出力される。

人検知部６ではＡＩを用いた画像処理によって、熱画像中にユーザが存在するか否かを判定する（ステップＳ２１０）。人検知に使用する学習済みのＡＩモデルはあらかじめ記憶部８に保存されている。なお、図２で説明したようにサーバ５００を用いる場合は、ＡＩモデルをサーバ５００の記憶部５４に保存しても良い。さらには、図示しないクラウドを介して、最新のＡＩモデルにアップデートできるようにしてもよい。

ユーザが存在するか否かの判定結果（人の検知結果）は制御部２に送られ、ユーザが存在する場合（ステップＳ３００で「Ｙｅｓ」）は、ステップＳ１１０に移行する。一方、ユーザが存在しなかった場合（ステップＳ３００で「Ｎｏ」）は、（異常温度は検出されていないため）加熱装置２００の記憶部２２に保存されたレシピ情報に基づいて加熱装置２００の出力を自動調節する（ステップＳ７００）。

こうしたステップＳ１１０からの工程を加熱が終了すると判定する（ステップＳ８００で「Ｙｅｓ」になる）まで繰り返す。これにより、過剰加熱を確実に防止し、ユーザの操作を妨げることなく調理作業の支援ができる。

なお、記憶部８に保存されるＡＩモデル、および人検知部６で行われる画像処理では、ユーザが加熱装置２００の方向を向いているかどうかを判定できるものにしても良い。第２の変形例として、ユーザが加熱装置２００を向いているかどうかの情報を活用した加熱制御について図８のフローチャートを参考にして説明する。

なお、図８のフローでは、ステップＳ３００とステップＳ７００の間にステップＳ３２０を挿入したこと以外は図７で説明したフローと同様であり、同様部分の説明は省略する。ステップＳ３００でユーザが存在する場合（「Ｙｅｓ」）、その人が加熱装置２００の方向を向いているかを人検知部６で判定する（ステップＳ３２０）。

加熱装置２００の前にユーザが存在していても、その人が加熱装置２００から外れた方向を向いているとき（ステップＳ３２０で「Ｎｏ」）は、ユーザが存在しないときと同様に加熱装置２００の自動制御を実施する（ステップＳ７００）。一方、その人が加熱装置の方を向いているとき（ステップＳ３２０で「Ｙｅｓ」）は、ステップＳ１１０に移行する。

なお、人検知部６からの人検知情報に温度算出部７の情報と組み合わせて、検知対象物の温度があらかじめ定めた人の体表温度の範囲内かを判定した後に、ユーザの存否情報として出力しても良い。また、ステップＳ３２０において、加熱装置２００のセンサ２６からの信号から、一定以上の圧力変化が生じているかどうかで、ユーザが操作を行っている、つまり、加熱装置２００に向かっているか否かを判定するようにしてもよい。

上記のように加熱システムを構成することで、１台の赤外線撮像装置３００で被加熱物の温度と加熱装置２００前のユーザの存否情報を取得することができる。複数のセンサ、あるいはカメラを組み合わせる必要がないため、システムの小型化・簡素化が実現できる。

温度情報の活用により、加熱装置２００の消し忘れ、あるいは異常発熱を検知することで加熱装置２００の安全性向上、および自動温度制御によって作業の省力化、および消費エネルギーの低減が可能である。また、非接触で温度を測定できるため、接触式温度計を使用する場合と比較して機器のメンテナンスが省力化できる。

熱画像中からＡＩの画像処理によって抽出したユーザの存否情報の活用により、ユーザが加熱装置２００の前に存在しないときだけ温度の自動調整を行うことで、ユーザの意図と反した温度調整が行われることがないようにする。その結果、ユーザにとって加熱システムの利便性が損なわれない加熱作業の支援が可能となる。

また、ユーザの存否に加えてユーザが加熱装置２００の方向を向いているか否かを判定することで、加熱装置２００の近くにいても加熱装置２００を見ていない人を作業中であると誤判定して、自動制御が停止することを防止することができる。さらに、加熱装置２００に取り付けて被加熱物の温度を下方から測定する場合と比較して、被加熱物の温度分布、および表面状態を測定できるため、加熱装置２００の制御性を向上させ、過剰加熱を早期に検知することができる。また、人か否かの判定に体表温度の情報を活用することで、検知精度をさらに高めることができる。

なお、加熱システムにおいて、マイコンを用いたソフトウェアで、演算処理を実行する部分を構成する場合、図９に示すようにプロセッサ２Ｈ０と記憶装置２Ｈ１を備えたひとつのハードウエア２Ｈによって構成することも考えられる。記憶装置２Ｈ１は、図示していないが、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを具備する。

また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を具備してもよい。プロセッサ２Ｈ０は、記憶装置２Ｈ１から入力されたプログラムを実行する。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ２Ｈ０にプログラムが入力される。また、プロセッサ２Ｈ０は、演算結果等のデータを記憶装置２Ｈ１の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。

これらハードウエア２Ｈを搭載した機器（過剰加熱防止装置１００、加熱装置２００、サーバ５００）が通信を介してネットワーク接続されることで、実施の形態１に限らず、本願の加熱システムを構築することができる。

実施の形態２．
本実施の形態２では、実施の形態１で説明した加熱システムに対し、報知機能を設けるようにした例について説明する。図１０～図１３は実施の形態２にかかる加熱システムの構成、および動作について説明するためのものであり、図１０は過剰加熱防止装置を用いて構成した加熱システムの構成を示す図1に対応するブロック図、図１１Ａは加熱装置の前に大人が立ったときの状況を説明するための側面図、図１１Ｂは加熱装置の前に子供が立ったときの状況を説明するための図１１Ａに対応する側面図である。

また、図１２Ａは加熱装置の前に大人が立ったときに取得する熱画像を説明するための模式図、図１２Ｂは加熱装置の前に子供が立ったときに取得する熱画像を説明するための図１２Ａに対応する模式図である。そして図１３は加熱システムの動作を示すフローチャートである。なお、実施の形態２においても、加熱システムを構成する各機器の基本構成は、実施の形態１と同様であり、図２～図６を援用するものとする。

実施の形態２にかかる加熱システムを構成する過剰加熱防止装置１００は、図１０に示すように、図１で説明した過剰加熱防止装置に対して報知部１１を追加したものである。また、記憶部８に保存されるＡＩモデル、および人検知部６で行われる画像解析では大人と子供を識別する機能を有するようにした。そして、報知部１１は加熱中に子供が検知された場合に警告音を発したり、スマートフォンなどに通知するなどのアラームを発報したりする機能を有するようにした。

図１１Ａと図１１Ｂに示すように過剰加熱防止装置１００に内蔵される赤外線撮像装置３００は被加熱物の真上に取り付けられ、被加熱物と調理装置である加熱装置２００の手前に立つユーザが撮影できるように位置と角度を調整している。赤外線撮像装置３００で大人と子供を撮影したときの熱画像例を図１２Ａと図１２Ｂに示す。大人と子供の識別精度を向上させるために赤外線撮像装置３００の画角を調整し、大人の頭は全体が映らないが子供の頭は全体が映るように調整しても良い。

大人と子供を識別し、識別情報を活用した加熱制御について図１３のフローチャートを参考にして説明する。なお、図１３のフローでは、ステップＳ３００（「ｙｅｓ」）とステップＳ８００の間にステップＳ４００～Ｓ４２０を挿入した。そして、ステップＳ３００で「ｙｅｓ」の場合に、ステップＳ１１０に移行するのではなく、ステップＳ４００～Ｓ４２０に移行すること以外は図７で説明したフローと同様であり、同様部分の説明は省略する。

ステップＳ３００でユーザが存在する場合（「Ｙｅｓ」）、その人が大人か子供かの識別を実施する（ステップＳ４００）。検知されたのが子供と判定された場合（「Ｙｅｓ」）は、加熱部での加熱を停止し（ステップＳ４１０）、報知部１１から、加熱を停止した旨のアラーム発報を実施し（ステップＳ４２０）、ステップＳ８００へ移行する。

赤外線撮像装置３００を被加熱物の真上から撮影するように配置したことで赤外線撮像装置３００の撮影範囲の少なくとも加熱装置２００の手前側のエリアを制限し、周囲の熱源、あるいは通行する人が写り込まないようにできる。これにより誤検出を抑制し、人検知の精度を向上させることができる。また、加熱装置２００で加熱中に子供が近づいた場合に加熱停止、および発報を行うことができるため、加熱システムの安全性が向上する。

実施の形態３．
本実施の形態３では、熱画像における人の検知エリアを制限する例について説明する。
図１４と図１５は実施の形態３にかかる加熱システムの構成、および動作について説明するためのものであり、図１４は加熱装置の前にユーザが立ったときに取得する熱画像と人検知エリアの関係を示す模式図、図１５は加熱システムの動作を示すフローチャートである。なお、実施の形態３においても、加熱システムを構成する各機器の基本構成は、実施の形態１、２と同様であり、図１～図６、図１０を援用するものとする。

実施の形態３にかかる加熱システムを構成する過剰加熱防止装置１００は、実施の形態１、２で説明した記憶部８と人検知部６に新たな機能を追加したものである。具体的には、図１４に示すように、ユーザ（人）を検知するエリア（人検知エリア）を熱画像全体ではなく、熱画像におけるあらかじめ定めた領域に設定するようにした。

例えば、加熱装置２００の上方に人が存在するようなことが想定されない場合は、加熱装置２００の外側に人検知エリアを設定することで、加熱装置２００上の被加熱物を人と誤検知することを防止する。人検知エリア設定時の自動加熱制御の動作について、図１５のフローチャートを参考にして説明する。

なお、図１５のフローでは、ステップＳ３００（「ｙｅｓ」）とステップＳ７００の間にステップＳ３２０を挿入した。そして、ステップＳ３００で「ｙｅｓ」の場合に、すぐにステップＳ１１０に移行するのではなく、ステップＳ３２０に移行すること以外は図７で説明したフローと同様であり、同様部分の説明は省略する。

ステップＳ３００でユーザが存在する場合（「Ｙｅｓ」）、その人が人検知エリア内か否かを判断する（ステップＳ３２０）。検知されたのがエリア内と判定された場合（「Ｙｅｓ」）は、ステップＳ１１０に移行する。一方、検知されたのがエリア外と判定された場合（「Ｎｏ」）、検知したのは人ではないと判断して、ステップＳ３００での「Ｎｏ」と同様、ステップＳ７００に移行する。つまり、人検知エリア内でユーザが検知されたかどうかを判定に組み込んでいる。

赤外線撮像装置３００では撮像範囲を画素毎に設定できるので、例えば、システム設置時に、熱画像を別途用意したモニターで確認しながら、簡単かつ高精度にエリア分けを行うことができる。これにより、システムの設置が簡便になり、設置自由度が向上することができるとともに、人検知エリアを必要に応じて限定することで誤検出を抑制し、検出精度を向上させることができる。なお、図示しないがエリア設定のための簡易なモニターを内蔵するようにしてもよい。

実施の形態４．
本実施の形態４では、被加熱物に比べて温度が低い人と背景の識別を容易にするための構成について説明する。図１６Ａ～図１７は実施の形態４にかかる加熱システムの構成、および動作について説明するためのものであり、図１６Ａは加熱装置の前にユーザが立ち、高温の被加熱物と人が同時に映ったときに得られる熱画像を示す図、図１６Ｂは図１６Ａの熱画像にフィルタリングをかけた修正熱画像を示す図である。また、図１７は加熱システムの動作を示すフローチャートである。なお、実施の形態４においても、加熱システムを構成する各機器の基本構成は、実施の形態１～３と同様であり、図１～図６、図１０を援用するものとする。

図１６Ａに示すように高温の被写体と人を同時に撮影すると、人の輝度値が相対的に小さくなるため、熱画像上で人と背景の輝度値差がわずかになり、識別が困難になってしまうことがある。このため、熱画像生成部５にフィルタ処理機能を設け、熱画像を出力する前に輝度値のフィルタ処理を行うことで、明らかに人でない高温の熱源を除外するようにした。これによって、高温の被写体を撮影中でも人と背景を分離し、ユーザが検出可能となる。一方、温度算出用の輝度値情報にはフィルタ処理は適用しないことで、被加熱物の温度を正確に測定することができる。

熱画像のフィルタ処理を設けた自動加熱制御の動作について、図１７のフローチャートを参考にして説明する。なお、図１７のフローでは、ステップＳ２００（「Ｎｏ」）とステップＳ２１０の間にステップＳ２０２～Ｓ２０４を挿入したこと以外は図７で説明したフローと同様であり、同様部分の説明は省略する。

ステップＳ２００で異常温度を検出しなかった場合（「Ｎｏ」）、検出した温度の輝度値があらかじめ設定した設定範囲から外れているか（上限値よりも大きい、あるいは下限値よりも低い）否かを判断する（ステップＳ２０２）。輝度値が設定範囲内の場合（「Ｎｏ」）、ステップＳ２１０に移行する。一方、設定範囲外の輝度値を検出した場合（「Ｙｅｓ」）、熱画像上で人よりも著しく高温または低温の熱源を人と同等の輝度値に置き換えるフィルタ処理を行ったうえで（ステップＳ２０４）ステップＳ２１０に移行する。

設定範囲として、人（一般的な体温）に対して想定される輝度値と比較して著しく高いか低いかを基準に上限値と下限値を設定することで、正確な人検出を実現できる。これにより、カメラ、焦電センサなどの別の人検知手段を用いることなく、１台の赤外線撮像装置３００だけで、高温の加熱作業中においても、被加熱物の温度情報を正確に測定しながら、ユーザの存否も検知することができる。これにより、被加熱物を高温に加熱している状況下でも、加熱装置２００の正確な制御が可能となる。

実施の形態５．
実施の形態５では、ユーザが存在しない時間も考慮して制御するようにした例について説明する。図１８は実施の形態５にかかる加熱システムの構成、および動作について説明するためのものであり、動作を示すフローチャートである。なお、実施の形態５においても、加熱システムを構成する各機器の基本構成は、実施の形態１～４と同様であり、図１～図６、図１０を援用するものとする。

過剰加熱防止装置１００の記憶部８に人検知部６での検知結果の履歴を一定時間保存するようにした。そして人検知部６では、単にユーザが存在するか否かだけでなく、ユーザが不在となっている時間が長時間か否かについても判断するようにした。ユーザが不存在となる期間の長さも考慮する自動加熱制御の動作について、図１８のフローチャートを参考にして説明する。なお、図１８のフローでは、ステップＳ７００とステップＳ８００の間にステップＳ７１０～Ｓ７２０を挿入したこと以外は図７で説明したフローと同様であり、同様部分の説明は省略する。

ユーザを検知せず（ステップＳ３００で「Ｎｏ」）、加熱部２１の出力を自動調節している（ステップＳ７００）際、ユーザを検知していない時間を記憶部８に記録する。そして、ユーザが不在の時間があらかじめ設定した時間より長期か否かを判定する（ステップＳ７１０）。不在時間が、あらかじめ設定した時間よりも長期になる場合（「Ｙｅｓ」）、長時間火から目を離しているとみなし、加熱部２１の電源ＯＦＦ、あるいは報知部１１からの通知を行う（ステップＳ７２０）ようにする。

つまり、異常な温度が検出されていない場合でも、長時間火から目を離していると判定すると、自動で消火（出力停止）、あるいは通知を実行するようにした。被加熱物から一定時間目を離すと自動で消火するので、消し忘れを防止し、加熱システムの安全性が一層向上する。

実施の形態６．
実施の形態６にかかる加熱システムは、加熱装置として調理装置であるコンロを適用する場合について説明する。図１９と図２０は実施の形態６にかかる加熱システムの構成、および動作について説明するためのものであり、図１９はコンロを用いた調理装置（加熱装置）の前にユーザが立って調理しているときの状況を説明するための側面図、図２０はコンロを用いた加熱装置と過剰加熱防止装置を用いて構成した加熱システムの構成を示すブロック図である。なお、実施の形態６においても、加熱システムを構成する各機器の基本構成は、実施の形態１～５と同様であり、図３～図４、図６～図９、図１３～図１８を援用するものとする。

加熱システムを家庭用コンロに適用する場合、図１９と図２０に示すように、実施の形態１～５で説明した過剰加熱防止装置１００を換気装置６００の内部に組み込むようにしてもよい。換気装置６００の換気部６０は、いわゆるレンジフードであり、その他の機器は符号の２桁目の「６」をとったものが、実施の形態１～５における過剰加熱防止装置１００の各機器に対応する。また、加熱装置２００の加熱部２１は例えばガスコンロ、ＩＨヒータなどの加熱調理器である。

赤外線撮像装置３００が取得した熱画像と加熱装置２００での操作情報を活用することで、被加熱物の温度と加熱調理器の前にユーザがいるか否かの判断を同時に行うことができる。これにより、操作性を低下させることなく、火の消し忘れ、吹きこぼれ、油の異常加熱などを防止して加熱調理器の安全性が改善する。

また、調理容器内の内容物温度を計測して温度を制御することで、調理の省力化、料理の美味しさの向上が可能である。さらに、被加熱物の温度に応じて最適な換気風量に調整するように構成することで、換気装置の消費エネルギーを低減することができる。

とくに、加熱調理器の前にユーザが存在しないときだけ火力の自動調整を行うように制御することで、ユーザの意図と反した火力調整が行われることを防止し、加熱システムの利便性を向上させることができる。さらに、過剰加熱防止装置を換気装置６００に組み込むことで機器構成がシンプルになるため、加熱システムの小型化、および部品点数削減が可能となる。

なお、本願は、様々な例示的な実施の形態および実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。したがって、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

例えば、本願では、調理装置を前提にした記載となっているが、これに限ることはない。例えば、工業的な加熱、実験室における加熱を行う装置等にも適用可能である。したがって、自動調整に用いるレシピも料理に限らず、工業的、実験における熱処理の仕様であってもよい。

以上のように、本願の過剰加熱防止装置１００によれば、加熱装置２００との通信を行う通信部４、加熱装置２００の被加熱物を加熱する加熱部２１と加熱装置２００を操作するユーザが撮像範囲に入るように加熱部２１の上方の離れた位置に設置される赤外線撮像装置３００、赤外線撮像装置３００から得られた熱画像に基づき、被加熱物の温度を算出する温度算出部７、熱画像に基づき、ユーザの存在を検知する人検知部６、および通信部４を介して加熱装置２００から得られたユーザの操作に関する情報と人検知部６から得られたユーザの検知結果と温度算出部７から得られた被加熱物の温度情報とに基づき、通信部４を介して加熱部２１の動作を制御する制御部２を備えるようにした。これにより、ユーザが調理操作を行っているかを正確に判断できるので、ユーザの利便性を損なうことなく、過剰な加熱を防止することができる。

人検知部６は、検知したユーザの向きを熱画像から判定する機能を有し、制御部２は、被加熱物の温度が正常範囲であり、ユーザが存在するとの情報を得た場合でも、ユーザの向きが加熱装置から外れているとの判定結果を得たときは、ユーザが加熱装置２００に対して設定したレシピ情報に基づき加熱部２１の出力を調節するようにした。これにより、ユーザが調理操作を行っているかをさらに正確に判断できるので、ユーザの利便性を損なうことなく、過剰な加熱を防止することができる。

検知したユーザが大人か子供かを識別するＡＩモデルが保存された記憶部８を備え、人検知部６は、ＡＩモデルを用いて検知したユーザが大人か子供かを判定する機能を有し、制御部２は、被加熱物の温度が正常範囲であり、ユーザが存在するとの情報を得た場合でも、ユーザが子供であるとの判定結果を得たときは、加熱部２１の出力を停止、あるいは警報を行うようにした。これにより、ユーザが本当に調理操作を行っているかを正確に判断でき、ユーザの利便性を損なうことなく、過剰な加熱を防止することができる。また、警報により、大人が適切な処置を行うことができる。

人検知部６が、熱画像のうち、あらかじめ設定されたエリア（人検知エリア）内でユーザの存在を検知するようにすれば、人以外のもの、あるいは関係のない人をユーザと誤認することを防止できる。

熱画像における輝度値の上限値と下限値があらかじめ設定され、熱画像の上限値または下限値を逸脱する画素に対して、当該画素の輝度値を上限値または下限値に書き換えるフィルタ処理を行う画像処理部（熱画像生成部５）を備えるようにすれば、人と背景との輝度値を際立たせてユーザの存在の有無を判断できる。

人検知部６は、ユーザが連続して不在となる時間が設定時間を超過しているか否かを判定する機能を有し、制御部２は、連続して不在となる時間が設定時間を超過しているとの判定結果を得たときは、加熱部２１の出力の低下を停止、あるいは警報を行うようにすれば、ユーザの利便性を損なうことなく、ユーザが調理中であることを失念した場合でも過剰な加熱を防止することができる。また、警報により、調理中であることを気づかせることができる。

赤外線撮像装置３００の赤外線透過レンズ３１の前方に、赤外線透過性の保護部材１０を設けるようにすれば、煙、油跳ね等による汚染を防止できる。

加熱装置２００の上方に設けられた換気装置６００に内蔵されているようにすれば、システムをコンパクト化できる。さらには、換気部６０の動作も連携させるようにすれば、風量を最適化して、最低限の消費エネルギーで必要な換気が可能になる。

人検知部５５が、制御部２と離れた位置に配置され、制御部２と通信によって繋がるサーバ５００に構築されているようにしてもよい。とくにＡＩを用いる場合、多大な計算も容易にでき、あるいは外部からアップデートデータを容易に得ることもできる。

また、本願の加熱システムによれば、上述した過剰加熱防止装置１００、および加熱装置２００を備え、過剰加熱防止装置１００と加熱装置２００とが通信によって連携動作するので、ユーザの利便性を確保し、過剰な加熱を防止できる。

１００：過剰加熱防止装置、 １：操作部、 ２：制御部、 ４：通信部、 ５：熱画像生成部、 ６：人検知部、 ７：温度算出部、 ８：記憶部、 ９：光源、 １０：保護部材、 １１：報知部、 ２００：加熱装置、 ２１：加熱部、 ２２：記憶部、 ２３：制御部、 ２４：操作部、 ２５：通信部、 ３００：赤外線撮像装置、 ５００：サーバ、 ５１：設定部、 ５２：熱画像生成部、 ５３：通信部、 ５４：記憶部、 ５５：人検知部、 ６００：換気装置、 ６０：換気部。

Claims (17)

1. 加熱装置との通信を行う通信部、
   前記加熱装置の被加熱物を加熱する加熱部と前記加熱装置を操作するユーザが撮像範囲に入るように前記加熱部の上方の離れた位置に設置される赤外線撮像装置、
   前記赤外線撮像装置から得られた熱画像に基づき、前記被加熱物の温度を算出する温度算出部、
   前記熱画像に基づき、前記ユーザの存在を検知し、前記検知したユーザの向きを前記熱画像から判定する機能を有する人検知部、および
   前記通信部を介して加熱装置から得られた前記ユーザの操作に関する情報と前記人検知部から得られたユーザの検知結果と前記温度算出部から得られた前記被加熱物の温度情報とに基づき、前記通信部を介して前記加熱部の動作を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記被加熱物の温度が正常範囲であり、前記ユーザが存在するとの情報を得た場合でも、前記ユーザの向きが前記加熱装置から外れているとの判定結果を得たときは、前記ユーザが前記加熱装置に対して設定したレシピ情報に基づき前記加熱部の出力を調節することを特徴とする過剰加熱防止装置。
2. 前記検知したユーザが大人か子供かを識別するＡＩモデルが保存された記憶部を備え、
   前記人検知部は、前記ＡＩモデルを用いて前記検知したユーザが大人か子供かを判定する機能を有し、
   前記制御部は、前記被加熱物の温度が正常範囲であり、前記ユーザが存在するとの情報を得た場合でも、前記ユーザが子供であるとの判定結果を得たときは、前記加熱部の出力を停止、あるいは警報を行うことを特徴とする請求項１に記載の過剰加熱防止装置。
3. 前記人検知部は、前記熱画像のうち、あらかじめ設定されたエリア内で前記ユーザの存在を検知することを特徴とする請求項１または２に記載の過剰加熱防止装置。
4. 前記熱画像における輝度値の上限値と下限値があらかじめ設定され、
   前記熱画像の前記上限値または前記下限値を逸脱する画素に対して、当該画素の輝度値を前記上限値または前記下限値に書き換えるフィルタ処理を行う画像処理部を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の過剰加熱防止装置。
5. 前記熱画像における輝度値の上限値と下限値があらかじめ設定され、
   前記熱画像の前記上限値または前記下限値を逸脱する画素に対して、当該画素の輝度値を前記上限値または前記下限値に書き換えるフィルタ処理を行う画像処理部を備えたことを特徴とする請求項３に記載の過剰加熱防止装置。
6. 前記人検知部は、前記ユーザが連続して不在となる時間が設定時間を超過しているか否かを判定する機能を有し、
   前記制御部は、前記連続して不在となる時間が前記設定時間を超過しているとの判定結果を得たときは、前記加熱部の出力の低下を停止、あるいは警報を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の過剰加熱防止装置。
7. 前記赤外線撮像装置の赤外線透過レンズの前方に、赤外線透過性の保護部材を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の過剰加熱防止装置。
8. 前記加熱装置の上方に設けられた換気装置に内蔵されていることを特徴とする請求項１または２に記載の過剰加熱防止装置。
9. 前記人検知部が、前記制御部と離れた位置に配置され、前記制御部と通信によって繋がるサーバに構築されていることを特徴とする請求項１または２に記載の過剰加熱防止装置。
10. 前記人検知部が、前記制御部と離れた位置に配置され、前記制御部と通信によって繋がるサーバに構築されていることを特徴とする請求項３に記載の過剰加熱防止装置。
11. 請求項１または２に記載の過剰加熱防止装置、および
    前記加熱装置を備え、
    前記過剰加熱防止装置と前記加熱装置とが通信によって連携動作することを特徴とする加熱システム。
12. 請求項３に記載の過剰加熱防止装置、および
    前記加熱装置を備え、
    前記過剰加熱防止装置と前記加熱装置とが通信によって連携動作することを特徴とする加熱システム。
13. 請求項４に記載の過剰加熱防止装置、および
    前記加熱装置を備え、
    前記過剰加熱防止装置と前記加熱装置とが通信によって連携動作することを特徴とする加熱システム。
14. 請求項６に記載の過剰加熱防止装置、および
    前記加熱装置を備え、
    前記過剰加熱防止装置と前記加熱装置とが通信によって連携動作することを特徴とする加熱システム。
15. 請求項７に記載の過剰加熱防止装置、および
    前記加熱装置を備え、
    前記過剰加熱防止装置と前記加熱装置とが通信によって連携動作することを特徴とする加熱システム。
16. 請求項８に記載の過剰加熱防止装置、および
    前記加熱装置を備え、
    前記過剰加熱防止装置と前記加熱装置とが通信によって連携動作することを特徴とする加熱システム。
17. 請求項９に記載の過剰加熱防止装置、および
    前記加熱装置を備え、
    前記過剰加熱防止装置と前記加熱装置とが通信によって連携動作することを特徴とする加熱システム。

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