JP2012132624A - 加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷が少量であっても過加熱を防止することができる加熱調理器を提供すること。
【解決手段】マイクロ波発生手段１と、加熱室２と、非接触にて負荷の温度を測定する赤外線センサ３と、赤外線センサ３を可動させて加熱室２内の温度測定位置を変更する可動部４と、赤外線センサ３の測定した温度と測定位置の情報に基づいてマイクロ波発生手段１を制御する制御手段５と、加熱室２内の負荷の量を判定する負荷量判定手段６とを有し、負荷量判定手段６が負荷量が少量であると判定した際、制御手段５は測定した温度の最高温度を検出し、可動部４は負荷量判定手段６が負荷量を多量であると判定した場合よりも狭い最高温度を測定した位置を含めた範囲を可動するようにしたことにより、少量の負荷を加熱した場合であっても過加熱を防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般家庭、レストラン及びオフィスなどで使用される加熱調理器に関する。

従来、この種の加熱調理器では、加熱室内の複数の位置の温度を測定するために赤外線センサを可動させて温度を測定することによって、どのような大きさの負荷であっても、また、どの位置に載置されても適切な温度に加熱する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１６８４５７号公報

しかしながら、前記従来の構成では、温度センサを可動させて検出位置を変更するため、同じ検出位置の温度は離散的にしか測定することができない。そのような場合において、少量の負荷を加熱する場合には他の位置を測定している間に負荷が目標温度以上まで加熱されてしまうという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、少量の負荷を加熱したような場合であっても過加熱になることなく加熱を停止させることができる加熱調理器を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の加熱調理器は、マイクロ波発生手段と、マイクロ波で加熱する負荷を収納する加熱室と、非接触にて負荷の温度を測定する赤外線センサと、赤外線センサを可動させて加熱室内の温度測定位置を変更する可動部と、赤外線センサの測定した温度と測定位置の情報に基づいてマイクロ波発生手段を制御する制御手段と、加熱室内の負荷の量を判定する負荷量判定手段とを有するものである。

本構成において、負荷量判定手段が負荷量を少量であると判定した際、制御手段は測定した温度の最高温度を検出し、可動部は負荷量判定手段が負荷量が多量であると判定した場合よりも狭い最高温度を検出した位置を含めた範囲を可動するようにした。

本発明の加熱調理器は、少量の負荷を加熱したような場合であっても過加熱になることなく加熱を停止させることが可能となり、加熱の仕上がりを良くすることができる。

本発明の実施の形態１における加熱調理器の断面図 本発明の実施の形態１における加熱調理器の赤外線センサの可動範囲を示す図、負荷の量を示す図、および、赤外線センサの負荷量に応じた可動範囲を示す図 本発明の実施の形態１における加熱調理器の負荷量による温度変化の違いを示す図 本発明の実施の形態１における加熱調理器のマイクロ波の出力を示す図 本発明の実施の形態１における加熱調理器の加熱室内の負荷を示す図と本発明の実施の形態１における加熱調理器の加熱室内の温度分布を示す図

第１の発明は、マイクロ波発生手段と、マイクロ波で加熱する負荷を収納する加熱室と、非接触にて負荷の温度を測定する赤外線センサと、前記赤外線センサを可動させて前記加熱室内の温度測定位置を変更する可動部と、前記赤外線センサの測定した温度と測定位置の情報に基づいて前記マイクロ波発生手段を制御する制御手段と、前記加熱室内の負荷の量を判定する負荷量判定手段とを有し、前記負荷量判定手段が負荷量を少量であると判定した際、前記制御手段は測定した温度の最高温度を検出し、前記可動部は前記負荷量判定手段が負荷量が多量であると判定した場合よりも狭い最高温度を測定した位置を含めた範囲を可動するようにした加熱調理器とすることにより、温度検知間隔を短くして過加熱を防止することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の可動部は、赤外線センサが最高温度を測定した位置にて固定するとしたことにより、温度検知間隔を最小化することによって少量負荷の過加熱を防止することができる。

第３の発明は、特に、第１の発明において、加熱室内の蒸気量を測定する湿度センサを有し、負荷量判定手段は制御手段がマイクロ波発生手段を駆動させて所定時間経過後の前記湿度センサの出力から負荷量を検出するとしたことにより、負荷量を早く検出することができる。

第４の発明は、特に、第１の発明の負荷量判定手段は、赤外線センサの温度変化率より負荷量を検出するとしたことにより、負荷量を正確に検出することができる。

第５の発明は、特に、第１の発明の負荷量判定手段は、負荷の重量を検出することによって判定するとしたことにより、負荷量を直接検出することができる。

第６の発明は、特に、第１の発明の制御手段は、負荷量判定手段が負荷量を判定する前後でマイクロ波発生手段の出力を変更するとしたことにより、より確実に過加熱を防止することができる。

第７の発明は、特に、第１の発明の負荷量判定手段が負荷量は少量であると判定した場合、制御手段はマイクロ波発生手段の出力を下げるようにしたことにより、過加熱を防止することができる。

第８の発明は、特に、第１の発明の可動部が赤外線センサの可動範囲を変更した後、制御手段はマイクロ波発生手段の出力を上げるようにしたことにより、より速く目標温度まで加熱することができる。

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に、本発明の第１の実施形態における加熱調理器の断面図を示す。本実施の形態の加熱調理器は、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生手段１と、マイクロ波で加熱する負荷を収納する加熱室２と、非接触にて負荷の温度を測定する赤外線センサ３と、赤外線センサ３を可動させて加熱室２内の温度測定位置を変更する可動部４と、赤外線センサ３の測定した温度と測定位置の情報に基づいてマイクロ波発生手段１を制御する制御手段５と、加熱室２内の負荷の量を判定する負荷量判定手段６とで構成している。

マイクロ波発生手段１は、通常マグネトロンを使用する場合が多いが、半導体式などであっても良い。マイクロ波発生手段１には、制御手段５からの指示に基づいて図示していないインバータ回路などから電力を供給することによってマイクロ波を発生させる。発生させるマイクロ波は、通常２４５０ＭＨｚであるがそれに限定するものではない。

マイクロ波はアンテナを介して加熱室２内に導入されるが、アンテナを固定して負荷を回転させるように回転台を設ける構成と、負荷は同じ位置に載置してアンテナを回転させるように構成する場合などがある。

加熱室２は、アルミやＳＵＳなどの金属で構成され、加熱室２内に負荷を載置し、マイクロ波発生手段１によって発生したマイクロ波を加熱室２内に導入することによって負荷は加熱される。

加熱室２内にはマイクロ波が存在することになるが、負荷だけがマイクロ波によって加熱されるのが理想である。そのため、加熱室２を例えば、ガラスなどで構成した場合にはガラスがマイクロ波によって発熱してしまうため、加熱ロスとなる。

したがって、加熱ロスを減らすためにはマイクロ波によって発熱せず、マイクロ波を反射するような金属であることが望ましい。但し、マイクロ波発生手段１から発生させたマイクロ波を加熱室２内に導入する必要があるため、通常はその部分のみを他の材質に変更している。

赤外線センサ３は、非接触で温度を検出するものであって、熱型のサーモパイルやボロメータ、あるいは量子型のフォトダイオードやフォトトランジスタなどがあるが、どのようなものであっても良い。

特に、サーモパイルでは一つのパッケージ内に複数の素子を持ち、それぞれの素子が異なる位置の温度を検出することができるものも存在する。通常、そのような素子ではそれぞれの素子の温度を順番に取り出して利用される場合が多いがそれに限定するものではない。

可動部４は、赤外線センサ３が取り付けられ、可動部４が可動することによって加熱室２内の異なる位置を赤外線センサ３によって測定することができるようにするものである。可動部４は、ステッピングモータを使用すると測定位置が定まるために適しているが、リニアモータ等であっても良い。

また、位置決めのために、ロータリーエンコーダーを使用しても良い。なお、可動部４は１次元的に赤外線センサ３を可動させても良いし、２次元的に可動させても良い。

制御手段５は、マイクロ波発生手段１、赤外線センサ３、可動部４等が接続される。図示していない操作部によって使用者が加熱パターンや時間などを設定すると、制御手段５は図示していないインバータ回路を動作させてマイクロ波発生手段１に電力を供給し、マイクロ波発生手段１からマイクロ波を発生させる。

制御手段５は可動部４を可動させ、赤外線センサ３によって加熱室２内に置かれた負荷の温度を測定し、その結果に応じてマイクロ波発生手段１の動作状態を変更し、負荷を使用者が望む温度まで加熱した後にマイクロ波発生手段１の動作を停止させる等の制御を行う。制御手段５はマイクロコンピュータやＤＳＰやカスタムＩＣなどが利用される場合が多いが、それに限定するものではない。

負荷量判定手段６は、加熱室２内の負荷の量を判定し、その結果は制御手段５に送信され、制御手段５はその負荷量に応じて制御方法を変更するものである。負荷量判定手段６と制御手段５は同一のものであっても良い。

以上のように構成された加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。

使用者は図示していないドアを開け、加熱室２内に負荷を載置する。図１では、マイクロ波発生手段１によって発生したマイクロ波は、回転するアンテナから加熱室２内に導入される。アンテナが回転するため、加熱室２内のマイクロ波は分布が時々刻々と変わり、加熱室２内のどこに負荷を載置しても加熱される。

したがって、このような構成の加熱調理器では使用者は加熱室２内のどこに負荷を載置しても良いが、アンテナは固定して負荷を回転させる場合には、負荷を回転させるためのターンテーブルが存在するために、使用者は負荷をターンテーブル上に載置する必要があるが、どちらの構成であっても構わない。

使用者は図示していない操作部によって加熱方法を決定する。通常このような加熱調理器の場合、マイクロ波加熱、光ヒーター加熱、オーブン加熱などのいくつかの加熱方法が選択できる。

本実施の形態では、マイクロ波で加熱する場合について説明する。また、出力や時間を使用者が設定して加熱する手動モードと、調理内容を選択するだけで自動で加熱を停止する自動モードなどが存在する。それらを使用者が選択し、ドアが閉じられていると加熱を開始させることができる。

加熱が開始されると、制御手段５は可動部４によって赤外線センサ３を可動させ、赤外線センサ３は加熱室２内の温度を測定し、制御手段５がその温度情報を受けて制御内容を変更する。

制御内容は、例えば、飲み物のあたためを自動で行うコースを選択した場合、設定された温度になるまで加熱を継続し、設定された温度になるとマイクロ波発生手段１の動作を停止して加熱を終了する。図２（Ａ）は本発明の第１の実施の形態における加熱調理器の赤外線センサの可動範囲を示す図、（Ｂ）は本発明の第１に実施の形態における加熱調理器の負荷の量を示す図、（Ｃ）は本発明の第１の実施の形態における加熱調理器の赤外線センサの負荷量に応じた可動範囲を示す図である。

負荷は加熱室２内のどこに載置されているかがわからないため、可動部４は図２（Ａ）のように加熱室２内の全ての場所を赤外線センサ３が測定できるようにａ１〜ｄ１の範囲を可動させる。

しかしながら、このように赤外線センサ３を可動させて検出位置を変更するため、同じ検出位置の温度は離散的にしか測定することができない。例えば、図２（Ａ）のａ１の場所で赤外線センサ３が温度を測定すると、可動部４によって赤外線センサ３は測定位置を順次変更し、ｂ１、ｃ１、ｄ１の位置についても測定される。その後、可動部４は逆方向に赤外線センサ３を可動させ、ｄ１、ｃ１、ｂ１と順に温度が測定され、その後ａ１の位置についても温度が測定される。

つまり、ａ１やｄ１のような庫内の端については、ａ１〜ｄ１に赤外線センサ３を可動させるのにかかる時間をｔとすると、ほぼ２ｔの時間間隔でしか温度を測定することがで
きない。一方、庫内の中央では、ほぼｔの時間間隔で測定することができる。

いずれにしても、時間ｔ以上の間隔でしか同一位置の温度情報を取得することができない。そのため、他の位置を測定している時間ｔ〜２ｔの間に、負荷の温度が目標温度以上まで加熱されてしまうという課題を有していた。特に、少量の負荷の場合には昇温が早いため、そのオーバーシュートも大きくなる。

本発明は、少量の負荷を加熱したような場合であっても過加熱になることなく加熱を停止させることができる加熱調理器を提供することを目的とする。

本発明では、負荷量判定手段６によって負荷の量を検出し、赤外線センサ３の測定する間隔を短くすることによって過加熱を防止する。具体的には、負荷が図２（Ｂ）のようなものであった場合、赤外線センサ３は図２（Ｃ）のようにｂ１〜ｃ１の範囲だけを可動させればよい。

換言すれば、ａ１〜ｂ１、ｃ１〜ｄ１の範囲の温度検出、及び可動時間は省くことができる。よって、測定間隔を短縮し、負荷が目標温度に到達したかどうかを早く検出することがでるため、オーバーシュートを小さくすることができる。よって、目標温度に近い温度で加熱を停止でき、使用者に便益をもたらすものである。

ここで、負荷量の検出方法について説明する。図３は本発明の第１の実施の形態における加熱調理器の負荷量による温度変化の違いを示す図である。負荷量を検出する方法は、大きく分けて３つある。

まず１つめの方法は、温度の変化率によって判定する方法である。図３のように、同じ負荷で量の異なるものを同じ電力のマイクロ波で加熱した場合、温度ＦＴ１から温度ＦＴ２まで加熱するのにかかる時間は、少量の場合はＴａであるのに対して、多量の場合はＴｂとなり、Ｔａ＜Ｔｂである。

また、ＴａとＴｂの関係は、ほぼその量に比例する。したがって、ある所定の時間経過後の負荷の温度が所定温度以下の場合には少量の負荷であると負荷量判定手段６が検出する。

ここで所定の時間は、赤外線センサ３を可動させる場合には可動にかかる時間以下に設定することはできないが、少量負荷であっても過加熱にならない時間である必要がある（例えば、１５秒）。

また、判定に必要な所定温度は、過加熱になる前の温度で、加熱の目標温度以下であることが望ましいが、負荷によって最適な温度が異なるため、例えば５０℃などに設定する。

また、マイクロ波の出力が大の場合には図３の傾きは大きくなるため、負荷量判定手段６が負荷量を判定するまではマイクロ波の出力を小さくしておき、判定が終了してからマイクロ波の出力を大とすることでより過加熱を防止することもできる。

さらに、判定終了後のマイクロ波の出力は、負荷量に応じて変更しても良い。図４は本発明の第１の実施の形態における加熱調理器のマイクロ波の出力を示すものである。加熱開始からの時間Ｔｃ（例えば、１５秒）において負荷量判定手段６は負荷量を判定するとする。

そのとき、時間Ｔｃまでのマイクロ波の出力はＯ２である。このマイクロ波の出力Ｏ２は、少量の負荷であっても時間Ｔａで過加熱になることがないように設定される。時間Ｔｃになると、負荷量判定手段６は赤外線センサ３の温度情報から負荷量を判定する。

つまり、温度が所定の温度以上であれば少量の負荷であると判定し、所定の温度以下であれば多量の負荷であると判定する。判定の基準は更に細かく変更しても構わない。

そのようにして負荷量が判定されると、その判定結果は負荷量判定手段６から制御手段５に送信され、制御手段５はその負荷量に応じてマイクロ波の出力を変更しても良い。具体的には、負荷量が多量の場合はマイクロ波の出力をＯ２からＯ３に上げることによって、多量の負荷であっても短時間であたためることができる。一方少量の負荷の場合には過加熱になる可能性があるため、マイクロ波の出力をＯ２からＯ１に下げることによって、過加熱になりにくくすることができる。

これらのマイクロ波の出力変更は、負荷が少量の場合であってもより過加熱になりにくくするものであり、必ずしもこのように変更する必要はない。

次に、２つめの負荷量検出の方法について説明する。湿度センサ７は、負荷から発生した水蒸気などを検出するものである。湿度センサ７は加熱室２内に設置すると耐熱やノイズの発生といった問題が生じるため、排気口８内に設置される。湿度センサ７には相対湿度センサと絶対湿度センサがあるが、どちらであっても構わない。

排気口８は、加熱室２内で発生した水蒸気などを加熱室２外に放出するためのものであり、加熱室２には排気口８以外から水蒸気などが漏れにくい構成となっている。そうすることによって、負荷から発生した水蒸気などを湿度センサ７が検出できる。

負荷を加熱すると、負荷に含まれる水分が加熱によって蒸気となって放出される。その放出される蒸気の量は、負荷の量に依存する。したがって、負荷量判定手段６は湿度センサ７の検出した蒸気量が少ないときは負荷が少量であると判定し、蒸気量が多いときは負荷が多量であると判定することができる。判定するタイミングとしては、加熱から一定時間経過後、または赤外線センサ３の検出する温度が所定の温度に到達後などが考えられるが、それに限定するものではない。

次に、３つめの負荷量検出の方法について説明する。負荷量判定手段６は負荷を載置する載置部の下部に重量センサ９を設置し、載置部と負荷の重量を検出する。このようにして測定された重量データには、載置部や負荷である食品を載せる器などの重さ含まれるため、正確な負荷の重量とは言えない。

しかし、載置部は一定の重さであるため差し引くことができ、器の重さについては登録しておくことによって正確に本来加熱をしたい食品だけの重量を算出することが可能である。また、正確さでは劣るが、重量センサ９の測定した重量のうちの何割は器の重量であると仮定して食品のみの重量を算出しても良い。

その場合は、器の重量を登録しておくといった手間を省くことができる。このようにして得られる食品の重量から、負荷量判定手段６は負荷の量を算出することができる。また、この場合は加熱前に負荷量を判定できるため、負荷量が大の場合には加熱初期から大きな電力で、負荷量が小の場合には加熱初期から小さな電力で加熱するといったことも可能である。

以上のようにして判定された負荷量が少量の場合、既述のように赤外線センサ３で温度
を測定していたとしても、赤外線センサ３を可動させることによって温度情報の更新が遅れ、結果的に過加熱になってしまう場合があった。

本発明では、赤外線センサ３の可動にかかる時間を短縮し、温度情報の更新を早めることによって過加熱を防止することができる。

赤外線センサ３は、図２を用いて説明したように負荷が加熱室２内のどこに載置されるかがわからないため、加熱初期は庫内の全ての範囲の温度を測定できるように可動する。しかしながら、実際に測定する必要がある範囲は限られる。図５（Ａ）は本発明の第１の実施の形態における加熱調理器の負荷を示す図、（Ｂ）は本発明の第１の実施の形態における加熱調理器の加熱室２内の温度分布を示すものである。庫内ａ２〜ｇ２の範囲のうち、ａ２〜ｂ２、ｆ２〜ｇ２は何も置かれていない範囲であり、そのときの温度ＦＴ１は雰囲気温度である。

それに対して、ｂ２〜ｆ２は雰囲気温度ＦＴ１以上の温度となっているが、実際の負荷である食品はｃ２〜ｅ２の範囲であって、ｂ２〜ｃ２、ｅ２〜ｆ２は食品を載せる器である。そのため、赤外線センサ３の可動範囲としては、ｃ２〜ｅ２で十分である。

しかし、実際に温度の情報からｃ２〜ｅ２が食品の温度で、ｂ２〜ｃ２、ｅ２〜ｆ２は食品を載せる器の温度であることを判定することは困難である。

したがって、本発明では赤外線センサ３の測定した温度の最高温度を検出し（図５（Ｂ）のＤＴ３）、可動部４は最高温度Ｃを検出した位置（図５（Ｂ）のｄ２）の位置を含めた範囲を可動するようにすれば、確実に食品の温度を含む範囲を可動させることができる。

その可動範囲は、必ずしもｃ２〜ｅ２である必要はなく、ｄ２を含むｃ２〜ｅ２よりも狭い範囲であることが望ましい。また、必ずしも可動する必要はなく、ｄ２の位置で固定しても良い。このように、最高温度となる位置は電波が集中しやすい、あるいは負荷の温度が上がりやすい等の特性を持つ位置であるため、この位置の温度を測定していれば過加熱の防止等は十分行うことができ、仕上がりの良い加熱ができる。

以上のように、本発明のような構成とすることによって、負荷量判定手段６が負荷量が少量であると判定した際、負荷量が多量であると判定した場合よりも狭い範囲を可動させることで検出にかかる時間を短縮でき、他の範囲を可動させている間に過加熱となることを防止することのできる加熱調理器を提供することができる。

以上のように、本発明にかかる加熱調理器は、負荷が少量であっても素早く温度を検出することができ、過加熱になることを防止することができるので、一般家庭などで使用される加熱調理器に有効である。

１ マイクロ波発生手段
２ 加熱室
３ 赤外線センサ
４ 可動部
５ 制御手段
６ 負荷量判定手段
７ 湿度センサ
８ 排気口
９ 重量センサ

Claims (8)

1. マイクロ波発生手段と、マイクロ波で加熱する負荷を収納する加熱室と、非接触にて負荷の温度を測定する赤外線センサと、前記赤外線センサを可動させて前記加熱室内の温度測定位置を変更する可動部と、前記赤外線センサの測定した温度と測定位置の情報に基づいて前記マイクロ波発生手段を制御する制御手段と、前記加熱室内の負荷の量を判定する負荷量判定手段とを有し、前記負荷量判定手段が負荷量を少量であると判定した際、前記制御手段は測定した温度の最高温度を検出し、前記可動部は前記負荷量判定手段が負荷量が多量であると判定した場合よりも狭い最高温度を測定した位置を含めた範囲を可動するようにした加熱調理器。
2. 可動部は、赤外線センサが最高温度を測定した位置にて固定する請求項１に記載の加熱調理器。
3. 加熱室内の蒸気量を測定する湿度センサを有し、負荷量判定手段は制御手段がマイクロ波発生手段を駆動させて所定時間経過後の前記湿度センサの出力から負荷量を検出する請求項１に記載の加熱調理器。
4. 負荷量判定手段は、赤外線センサの温度変化率より負荷量を検出する請求項１に記載の加熱調理器。
5. 負荷量判定手段は、負荷の重量を検出することによって判定する請求項１に記載の加熱調理器。
6. 制御手段は、負荷量判定手段が負荷量を判定する前後でマイクロ波発生手段の出力を変更する請求項１に記載の加熱調理器。
7. 負荷量判定手段が負荷量は少量であると判定した場合、制御手段はマイクロ波発生手段の出力を下げるようにした請求項１に記載の加熱調理器。
8. 可動部が赤外線センサの可動範囲を変更した後、制御手段はマイクロ波発生手段の出力を上げるようにした請求項１に記載の加熱調理器。