JPH05322179A - 加熱調理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、温度検出精度が良好で信頼性の高
い加熱調理装置を提供することを目的とする。 【構成】 本発明では、赤外線センサ等の温度検出手段
に入射する輻射エネルギーを空間的に限定すべく、該温
度検出手段の周りを所望の大きさの開口部を有する熱伝
導性の良好な被覆材料で覆い、視野角を規定するように
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱調理装置に係り、
特に家庭用オーブンレンジ等の食品を加熱する装置にお
ける食品の表面温度の検出に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、加熱に伴う食品の表面温度を赤外
線センサを用いて検出し、加熱制御を行うようにした加
熱調理装置が提案されている。一般的に赤外線センサ自
身の視野は、広いため、ノイズを拾い易いという問題が
あり、食品の表面温度を高精度に検出するためには樹脂
等の被覆部材によって視野角を限定するという方法がと
られている。このような赤外線センサは、通常加熱室の
天井部に支持部材を介して取り付けられており、被覆部
材は温度検出手段の周りを所望の大きさの開口部を有す
る樹脂製の被覆材料で覆い、検出すべき被調理食品に対
する視野角を規定するようになっている。

【０００３】また、例えば、ハンバーグなどの再加熱
（あたため）では、中心部の温度上昇は周辺部よりも遅
いため中心部の温度が適温の時には周囲は焦げてしまい
不具合が生じてしまうという問題があった。このように
食品は、水分や塩分の影響で半減深度（電波の通り易
さ）が異なるため、どのような食品も均一に加熱するこ
とは現状では不可能に近く、そのため、１点での検出温
度にもとづいた加熱制御では、調理機能にも限界があっ
た。

【０００４】そこで、特に、自動制御によって加熱を行
う場合、食品の複数箇所の表面温度を測定し、昇温プロ
ファイルを算出することにより、高精度の加熱制御を行
うべく、視野角を限定して複数箇所での温度検出を行う
という方法が提案されている。

【０００５】また、従来は、チョッパを用いて食品から
の赤外線を所定時間毎にオンオフするようにし、これを
フッ化ビニリデンなどの焦電効果を利用した焦電素子を
用いたセンサによって検出することによって、オン時と
オフ時の焦電素子出力の差に基づいて温度検出をしてい
た。このため、周囲温度に対する補正も同時に行うこと
ができるという利点があった。しかしながら、自動化が
進むにつれて連続して高精度の温度検出を行う必要があ
ることから、最近では焦電素子に代えて、サーモパイル
などを赤外線センサとして用いるようになってきてい
る。

【０００６】サーモパイルなどの赤外線センサを用いた
場合は特に、赤外線センサの出力は、食品温度Ｔ_F の他
に、センサケース温度Ｔ_s 、これを被覆する被覆部材温
度Ｔ_A への依存が顕著となる。このような赤外線センサ
を用いて加熱室内の食品温度を検出する際、検出出力
は、次式で表される。

【０００７】Ｖ₀ ＝ａ（Ｔ_s −Ｔ_F ） ＋ｂ（Ｔ_A −Ｔ_s ） ＋ｃ（ｄ／ｄｔ）Ｔ_s Ｔ_s ：センサケース温度 Ｔ_F ：食品温度 Ｔ_A ：被覆部材温度 ここで第２項及び第３項は誤差である。しかしながら図
７に、視野角に対するｂ／ａの値の変化を測定した結果
を示すように、視野角が小さくなればなるほどｂ／ａの
値は小さくなる。このように視野角を小さくすると、第
１項が小さくなるため、これに対する第２項の割合は大
きくなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の加
熱調理装置では、赤外線センサ等の温度検出手段に入射
する輻射エネルギーを空間的に限定すべく、該温度検出
手段の周りを樹脂等の被覆部材で被覆していたため、食
品温度に対するセンサの周辺温度の影響が大きく、これ
が、誤差として大きな割合を占め、温度検出精度を低下
させる原因となっていた。

【０００９】本発明は前記実情に鑑みてなされたもの
で、温度検出精度が良好で信頼性の高い加熱調理装置を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで本発明では、赤外
線センサ等の温度検出手段に入射する輻射エネルギーを
空間的に限定すべく、該温度検出手段の周りを所望の大
きさの開口部を有する熱伝導性の良好な被覆材料で覆
い、被調理食品に対する視野角を規定するようにしてい
る。

【００１１】望ましくはこの被覆材料を輻射率の小さい
金属で構成する。

【００１２】さらに望ましくは鏡面仕上げを行った被覆
材料を用いる。

【００１３】

【作用】上記構成によれば、被覆材料を熱伝導性の良好
な材料で構成し、熱的に一体化することによって前記
（１）式の第２項の（Ｔ_A −Ｔ_s ）は０に近い値とな
る。また被覆材料を輻射率の小さい金属で構成すること
により、定数ｂは小さくなる。なお、さらにｂを小さく
するには被覆材料は鏡面仕上げにするのが望ましい。こ
れは鏡面仕上げにすることにより反射率が高まり被覆材
料への赤外線吸収が低減され、誤差が小さくなるためで
ある。このようにして第２項はほとんど０に近いものと
なる。従って温度補正なしで食品の加熱状態の検出を高
精度に行うことが可能となる。

【００１４】従って温度検出手段によって加熱室内の食
品の表面温度を検出し、中心と周囲の複数の箇所との温
度差と昇温速度とに応じて食品の加熱プロファイルを推
定することも容易に可能となる。

【００１５】従って、昇温速度に応じて食品の加熱プロ
ファイルを推定し、食品に応じた加熱出力を算出するこ
とができ、均一かつ高精度の加熱を行うことが可能とな
る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しつつ詳細に説明する。

【００１７】図１は、本発明実施例の電子レンジを示す
図、図２は同拡大図である。

【００１８】この電子レンジは、図１および図２に示す
ように、赤外線センサ６の周りに開口部５を残して密着
せしめられた金属製の被覆材料７ｍによってセンサの視
野を規定するようにしたことを特徴とする。この被覆材
料７ｍは加熱室の天井部に断熱材７ｉを介して取り付け
られるようになっており、両者によって赤外線センサと
りつけのための構造部材７を構成している。

【００１９】すなわちこの電子レンジは、加熱室１とこ
の加熱室１内に、食品３を載置するターンテーブル２
と、この食品に加熱エネルギーとしてのマイクロ波を印
加するマグネトロン４と、本体１の天井部に設置された
サーモパイルからなる赤外線センサ６とこの赤外線セン
サ６の周りに開口部５を残して密着せしめられた金属製
の被覆材料７ｍを設置し、この食品表面からの赤外線を
開口部５を介して赤外線センサ６によって検出し、食品
の各部での表面温度の差および温度変化に基づいて、以
後マグネトロン４の出力を調整し加熱制御を行うように
している。

【００２０】この被覆材料７ｍは、赤外線センサ６の温
度検出部６ｓを覆うセンサケース６ｃを開口部５を残し
て囲むように取り付けられ、かつ金属製の被覆材料７ｍ
は加熱室の天井に樹脂からなる断熱材７ｉを介して取り
付けられさらに外側は樹脂からなる断熱材７ｉで覆われ
ている。この被覆材料７ｍは鏡面研磨された金属で構成
されている。

【００２１】赤外線センサ６の出力は検知回路８を介し
て温度検出信号として制御部９に入力され、マグネトロ
ン４を制御するとともに、表示パネル１０に表示を行う
ようになっている。

【００２２】またこの制御部９は図示しないが、センサ
近傍の温度によりセンサ信号を補正する温度補償部と、
センサの出力をフィルタリングするフィルタと、増幅器
と、中心部と周縁部などの温度差あるいは温度上昇速度
等のデータを保持するＲＯＭと、センサ信号を読み込む
ためのＡ／Ｄコンバータなどを具備したマイコンなどか
ら構成されている。

【００２３】さらに制御部９は、温度検知回路８の出力
と、扉に配設され扉の開閉を検出する扉開閉検出部の出
力と、操作部からの指示に応じて表示パネル１０の表示
を制御するマイコンとを具備し、制御部９を介してマグ
ネトロンの出力を制御するように構成されている。そし
て扉開閉検出部の出力とセンサ６の出力とから食品の温
度を判別し、加熱メニューを表示部に表示させる、そし
てユーザがメニューを選択すると制御部９の指令により
メニューに応じた出力制御を行うようになっている。

【００２４】次に本発明実施例の加熱調理装置の作用に
ついて説明する。図３は生解凍調理時の各部の温度変化
を示す図である。曲線ａは実際の食品温度を示し、食品
温度は加熱開始後まだ氷の状態では温度上昇は大きい
が、氷から水に移行する解氷点では熱エネルギーは融解
熱として使われほとんど温度変化としては現れない。従
って氷の状態から解氷点に移行する時点で温度勾配が低
下し、解氷点を経て水になった時点で再び温度上昇が始
まる。水になるとマイクロ波の吸収が大きくなり、マグ
ネトロン４のオン時に食品３の表面温度は急激に上昇
し、オフ時に熱は均一化されるため低下する。氷や解氷
点ではマグネトロンのオンオフの影響は小さい。またｂ
₁ は被覆材料が金属であるときの被覆材料温度およびｂ
₂ はこのときのセンサケースの温度、ｃ₁ は被覆材料が
樹脂であるときの被覆材料温度およびｃ₂ はこのときの
センサケースの温度を示す。ここで被覆材料が金属であ
るときは熱伝導性が良好であるため温度変化は大きくか
つセンサケースの温度上昇も大きいため、両者の温度差
は被覆材料を樹脂で構成した場合より小さい。これは樹
脂の方が熱伝導が小さいため温度変化は小さいが被覆材
料がセンサケースの断熱をしているためセンサケースの
温度上昇が抑えられるためである。

【００２５】また図４に被覆材料を金属で構成した本発
明の場合（曲線ａ）と樹脂で構成した従来の場合（曲線
ｂ）のセンサ出力を示す比較図である。被覆材料が樹脂
の場合出力はだらだらと変化しており、図３に示した実
際の食品温度との相関もみられないのに対し、金属の場
合は相関がみられ、最大解氷温度帯（解氷点）を通過し
温度勾配が大きくなる点の検出が可能である。

【００２６】さらに図５に被覆材料を金属で構成した本
発明の場合（曲線ａ）と樹脂で構成した従来の場合（曲
線ｂ）のセンサケースと被覆材料の温度差を示す比較図
である。被覆材料を金属で構成した本発明の場合（曲線
ａ）の温度差は３００ｇの食品を生解凍したとき０．３
deg であり、樹脂で構成した従来の場合（曲線ｂ）の
１．６deg に比べ大きく向上していることがわかる。

【００２７】さらに図６に最大解氷温度帯を通過した後
の温度勾配が大きくなった点を検出した場合の、食品重
量に対する検出時間の割合を測定した結果を示す。ここ
で検出時間は食品重量とほぼ比例関係にあり、実際の食
品表面温度から求めた検出時間とも高い相関関係を示し
ており、センサ出力は周辺温度の影響が小さくなったこ
とによりより実際の食品温度に近いものとなっているこ
とがわかる。

【００２８】このように高精度の温度検出を行うことが
できるため、最適の加熱制御を行うことが可能となる。
例えば「あたため」の場合、７０〜８０℃まで温度上昇
させる際には、調理時間短縮のためにフルパワーで加熱
する。これに対し、「解凍あたため」は−２０℃近くか
ら７０〜８０℃まで温度上昇させるが、フルパワーでは
加熱むらが生じやすいので解凍が進んだ時点で一度パワ
ーをおとし、均一に加熱されるようにする。そして調理
時間短縮のために最後にパワーを上げる。生解凍」は均
一に解凍するために、低出力で解凍し、０℃付近で解凍
を終了させる。従って初期状態の温度を上記赤外線セン
サで高精度に検出することによって加熱制御するように
すれば、「あたため」と「解凍あたため」を自動的に制
御することができ、１つのキー操作で自動選択するよう
なこともできる。

【００２９】これらの操作について説明する。

【００３０】まず、扉が開かれたことが、扉開閉検出部
からの出力で制御装置に伝えら得ると、赤外線センサに
測定指示信号が発せられ、食品の収納前の加熱室温度が
赤外線センサ６によって検出される。この検出出力をＶ
とする。

【００３１】そして食品が加熱室１内に収納されターン
テーブル３に載置されると、赤外線センサは再び温度測
定を行い、収納後の加熱室温度と収納前の加熱室温度と
の差が所定の値以上であるか否かを判断する。

【００３２】そして、その値以上であると判断されると
この食品は冷凍品であったとし、加熱プロファイルを決
定するという操作を行う。

【００３３】また、視野角を小さくし、開口部５の位置
を移動可能にすれば、食品表面の各位置の温度変化を検
出することにより、食品の種類に応じた昇温速度および
加熱パターンを測定し、食品の種類に応じた自動加熱制
御を行うこともできる。

【００３４】例えば、ご飯やピラフなどの第１のグルー
プは中心から暖まり、ポタージュスープや味噌汁、カレ
ーなどの第２のグループは周囲から暖まり、温度差は中
くらい、そしてハンバーグや筑前煮等の第３のグループ
は周囲から暖まり、温度差は大である。これらの結果を
用いて、表面温度の変化から食品の種類を推測しこれに
応じた自動加熱制御を行うこともできる。例えば、第１
および第２グループの場合は一定の出力で加熱し、第３
グループの場合は温度差が大きいため途中でマグネトロ
ン出力を下げることにより温度差を緩和し局所的な過加
熱を防ぐ等の制御を行うことができる。

【００３５】このようにして本発明の装置によれば高精
度に食品の各位置での温度検出を行うことができ、この
結果に応じて食品に応じた加熱出力で加熱することがで
きるため効率よく均一な加熱を行うことができる。

【００３６】なお、前記実施例では、１つの赤外線セン
サを駆動装置によって各位置に動かし、各位置での測定
を行うようにしたが、視野角を小さく規定した複数の赤
外線センサを用いたりあるいは赤外線センサアレイによ
って同時に各位置での表面温度測定を行うようにしても
良い。

【００３７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、センサケースの温度と被覆材料との温度差を小さく
することができ、かつ輻射率を小さくしているため、セ
ンサケース温度と被覆材料温度の温度差の影響を低減
し、高精度の温度検出を行うことができ、昇温速度とに
応じて食品の加熱プロファイルを推定したり、食品に応
じた加熱出力を算出したりすることもでき、均一かつ高
精度の加熱を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の電子レンジを示す図。

【図２】同電子レンジの要部拡大図。

【図３】同電子レンジの食品の表面温度と被覆材料およ
びセンサケース温度を測定した結果を示す図。

【図４】図４に被覆材料を金属で構成した本発明の場合
と樹脂で構成した従来の場合とのセンサ出力を示す比較
図。

【図５】被覆材料を金属で構成した本発明の場合と樹脂
で構成した従来の場合のセンサケースと被覆材料の温度
差を示す比較図。

【図６】食品の重量と検出時間との関係を示す図。

【図７】同電子レンジの視野角とｂ／ａとの関係を示す
図。

【符号の説明】

１ 加熱室 ２ ターンテーブル ３ 食品 ４ マグネトロン ５ 開口部 ６ 赤外線センサ ６ｓ 検出部 ６ｃ センサケース ７ｍ 被覆材料 ７ｉ 断熱材料 ８ 検知回路 ９ 制御部 １０ 表示パネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 達也 東京都港区新橋３丁目３番９号 東芝エ ー・ブイ・イー株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱すべき食品を収容する加熱室と、前
   記食品を加熱する加熱手段と、前記食品からの輻射エネ
   ルギーを検出することにより食品の表面温度を検出する
   温度検出手段と、所望の大きさの開口部を残して前記温
   度検出手段の周りを覆うように配設され、前記開口部に
   よって検出すべき被調理食品に対する視野角を規定す
   る、熱伝導性の良好な被覆材料からなる視野角規定手段
   と、前記温度検出手段で検知された温度に基づいて前記
   加熱手段を制御する制御手段とを有することを特徴とす
   る加熱調理装置。