(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
輻射エネルギの相当部分が電磁スペクトルの可視光および近可視光範囲内にある輻射エネルギを供給する少なくとも一つのハイパワーランプで調理するオーブン内の食品を調理する方法であって、前記一つのランプへ連続的にパワーを与える段階と、前記オーブンにおける所定の位置で上昇温度を測定する段階であり、ここではオーブン二次熱が前記オーブン内で調理される食品の調理時間に関係している段階と、前記所定位置において測定された温度に相関する時間量により、所定の食品を調理するための所定の調理法についての全ランプオン時間の低減を決定する段階とを含む方法において、
標準調理時間期間中に前記一つのランプへのパワーを周期的に低減する段階であり、前記標準調理時間の開始においては、前記所定の調理法について、上昇する温度が決定されており、パワーが低減された周期の全時間は、前記一つのランプにより前記所定の食品の一部分へ与えられたエネルギの減少を引き起こし、そのエネルギの減少量は、前記所定の調理法の全調理時間を実質的に短縮することなくオーブン二次熱により前記所定の食品の前記一部分へ与えられるエネルギ量に実質的に等しくされている段階を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記一つのランプへのパワーを周期的に低減させる段階が、前記所定の調理法の調理時間の概ね中間点に位置しているパワーが低減された少なくとも一つ以上の周期について、前記一つのランプへのパワーを低減することを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記一つのランプへのパワーを周期的に低減させる段階が、前記標準調理時間の実質的に中程のパワーが低減された少なくとも一つ以上の周期について、前記一つのランプへのパワーを低減することを含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記一つのランプへのパワーを周期的に低減させる段階が、前記一つのランプへのパワーを周期的に遮断することを含む請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記一つのランプへのパワーを周期的に低減させる段階が、前記一つのランプへのパワーを遮断することなく、前記一つのランプへのパワーを周期的に低下させることを含む請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記一つのランプへのパワーを周期的に低減させる段階が、前記一つのランプへのパワーを遮断することを含む請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記一つのランプへのパワーを周期的に低減させる段階が、調理サイクルの終端の前の第一の周期であって、且つ前記一つのランプが第二の周期に亘って全パワーになった後の第一の周期についてパワーを低減させることを含む請求項５記載の方法。
【請求項８】
前記一つのランプへのパワーを周期的に低減させる段階が、前記調理サイクルの終端の前であって、且つ前記一つのランプが実質的に３秒間に亘って全パワーになった後の実質的に４秒間に亘ってパワーを低減させることを含む請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記周期的パワー低減を調理される食品の性質に基づいて長くまたは短く調整する段階を更に含む請求項６記載の方法。
【請求項１０】
前記一つのランプへのパワーを周期的に低減させる段階が、前記一つのランプの強度を低減させることを含む請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
調理される食品を保持する場所の上方の少なくとも一つの上部ハイパワーランプと、前記調理される食品を保持する場所の下方の少なくとも一つの下部ハイパワーランプとを有するオーブン内の食品を調理することと、前記所定の調理法についての標準調理時間期間中の周期について前記上部および下部ランプへのパワーを周期的に低減する段階であり、パワーが低減された周期の全時間は、前記上部および下部ランプにより前記所定の食品へ与えられるパワーの減少を引き起こし、その減少量は、オーブン二次熱により前記所定の食品へ与えられるエネルギ量に実質的に等しくされている段階とを含む請求項１乃至３記載の何れか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記上部および下部ランプへのパワーを周期的に低減する段階が、前記上部および下部ランプへのパワーを周期的に遮断することを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記上部および下部ランプへのパワーを周期的に低減させる段階が、前記上部および下部ランプへのパワーを遮断することなく、前記上部および下部ランプへのパワーを周期的に低下させることを含む請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
前記上部および下部ランプへのパワーを周期的に低減させる段階が、前記標準調理時間の時間長の実質的に中程で実行される請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
前記上部および下部ランプへのパワーを周期的に低減させる段階が、調理サイクルの終端の前の第一の周期であって、且つ前記ランプが第二の周期に亘って全パワーになった後の第一の周期についてパワーを低減させることを含む請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
前記上部および下部ランプへのパワーを周期的に低減させる段階が、前記調理サイクルの終端の前であって、且つ前記ランプが実質的に３秒間に亘って全パワーになった後の実質的に４秒間に亘ってパワーを低減させることを含む請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記周期的パワー低減を調理される食品の性質に基づいて長くまたは短く調整する段階を更に含む請求項１１記載の方法。
【請求項１８】
前記オーブンの加熱が前記食品の上面と下面との何れの面に一層多く加えられるかに基づいて、前記調理される食品に近接した前記上部または下部ランプについてのパワーが低減された周期を延長することを更に含む請求項１１記載の方法。
【請求項１９】
輻射エネルギの相当部分が電磁スペクトルの可視光および近可視光範囲内にある複数のハイパワーランプにより食品を調理するオーブンであって、反射性内壁と調理される食品を保持する食品保持位置とを有する調理チャンバと、
前記食品保持位置に位置する前記食品へ向かって主に下方へ輻射エネルギを供給する少なくとも一つの上部ハイパワーランプと、前記食品保持位置に位置する前記食品へ向かって主に上方へ輻射エネルギを供給する少なくとも一つの下部ハイパワーランプと、前記上部および下部ランプに前記食品を照射させるようにパワーを供給する手段と、前記調理チャンバの所定位置における上昇温度を測定する測定手段であり、ここでオーブン二次熱は、前記オーブン内で調理される食品の調理時間に関係している測定手段と、測定された温度上昇に相関する時間量によって、所定の食品を調理する調理法についての全ランプオン時間の減少を決定する手段とを備えるオーブンにおいて、
前記上部および下部ランプへのパワーまたは前記上部および下部ランプの強度を標準調理時間中のパワーが低減された時間の少なくとも一つ以上の周期について周期的に低減する手段を更に備え、前記標準調理時間の開始においては、前記調理法について、上昇した温度が測定されており、パワーが低減された周期の全時間は、前記ランプにより前記所定の食品へ与えられたエネルギの減少を引き起こし、そのエネルギの減少量は、前記所定の調理法の全調理時間を実質的に短縮することなくオーブン二次熱により前記所定の食品へ与えられるエネルギ量に実質的に等しいオーブン。
【請求項２０】
前記上部および下部ランプへのパワーまたは前記上部および下部ランプの強度をパワーが低減された時間の少なくとも一つ以上の周期について周期的に低減する手段が、前記パワーが低減された周期の中心を前記所定の調理法の調理時間の概ね中間点に一致させる手段を含む請求項１９記載のオーブン。
【請求項２１】
前記上部および下部ランプへのパワーまたは前記上部および下部ランプの強度をパワーが低減された時間の少なくとも一つ以上の周期について周期的に低減する手段が、前記パワーが低減された周期を前記所定の調理法の前記標準調理時間の実質的に中程に位置させる手段を含む請求項１９記載のオーブン。
【請求項２２】
前記ランプへのパワーを低減する手段が、前記ランプへのパワーを遮断する手段を含む請求項１９乃至２１の何れか一項に記載のオーブン。
【請求項２３】
前記ランプへのパワーを低減する手段が、前記ランプへのパワーを遮断することなく、前記ランプへのパワーを周期的に低下させる手段を含む請求項１７，１９乃至２１の何れか一項に記載のオーブン。
【請求項２４】
前記ランプへのパワーを周期的に低減する手段が、前記標準調理時間の時間長の実質的に中程に配置される時間において前記ランプへのパワーを低減する手段を含む請求項２３記載のオーブン。
【請求項２５】
前記ランプへのパワーを周期的に低減する手段が、調理サイクルの終端の前の第一の周期であって、且つ前記ランプが第二の周期に亘って全パワーになった後の第一の周期についてパワーを低減させる手段を含む請求項１７，１９乃至２１の何れか一項に記載のオーブン。
【請求項２６】
前記調理サイクルの終端の前であって、且つ前記ランプが実質的に３秒間に亘って全パワーになった後の実質的に４秒間に亘って前記ランプへのパワーを低減させる手段を含む請求項２５記載のオーブン。
【請求項２７】
前記周期的パワー低減を調理される食品の性質に基づいて長くまたは短く調整する手段を更に備える請求項１７，１９乃至２１の何れか一項に記載のオーブン。
【請求項２８】
前記上部ランプと下部ランプとのうち、前記調理される食品に近接している方のランプの周期的オフ時間を他方のランプの周期的オフ時間よりも長い時間で設定する手段を更に備える請求項請求項２７記載のオーブン。
【請求項２９】
前記ランプの強度を周期的に低減する手段が、調理サイクルの終端の前の第一の周期であって、且つ前記ランプが第二の周期に亘って最大強度になった後の第一の周期について強度を低減させる手段を含む請求項１９乃至２１の何れか一項に記載のオーブン。
【請求項３０】
前記周期的強度低減を調理される食品の性質に基づいて長くまたは短く調整する手段を更に備える請求項１７，１９乃至２１の何れか一項に記載のオーブン。
【請求項３１】
前記上部ランプと下部ランプとのうち、前記調理される食品に近接している方のランプの周期的強度低減を他方のランプの周期的強度低減よりも長い時間で設定する手段を更に備える請求項１７，１９乃至２１の何れか一項に記載のオーブン。
【発明の詳細な説明】
［産業上の技術分野］
本発明は光波または輻射源オーブンに関する。更に詳しくは、本発明は、所定の時間における測定温度に基づいて、オーブンのランプの強度と調理時間を調整可能なオーブンに関する。
［発明の背景］
可視光線および赤外線の輻射エネルギの直線状線源を有する光波オーブンは、米国特許第５，０３６，１７９号に開示されて説明されている。これらのオーブンは、高い強度の可視光線、近可視光線および赤外線を食品上へ衝突させることにより、食品の高速、高品質の調理および焼き上がりを与える。光波オーブンは、赤外線調理の焼き上がり（browning）と伝導対流調理の品質を保持しつつも、短波調理において通例であるように短時間のうちに食品を調理する。可視光線、近可視光線および赤外線の充分な強度の線源へ食品が晒されると、その食品は低レベルの可視光線、近可視光線を吸収するので、エネルギが食品へ浸透して、その深部まで加熱することが可能となる。長波長赤外線は食品へ深く浸透することはないが、効果的な焼き上がりのための一因として作用する。
通常、可視光線、近可視光線および赤外線の線源は、一つ以上の石英ハロゲンタングステンランプまたはそれと同等な手段（例えば石英アークランプ）である。この種の石英ハロゲンタングステンランプの代表的なものは、電気的エネルギを黒体輻射へ変換し、この黒体輻射は、動作温度絶対温度約２８９８度においてピーク強度が約１マイクロメートルである波長範囲０．４乃至４．５マイクロメートルを有し、そのエネルギの相当部分は約１０．６％が０．３９乃至０．７７マイクロメートルの可視光スペクトルであり、約７％が０．４乃至０．７マイクロメートルの可視光スペクトルである。好適実施例においては、ランプは絶対温度３０００度で動作して電気的エネルギを黒体輻射へ変換し、この黒体輻射は、電磁スペクトルの０．３９乃至０．７７マイクロメートルの可視域における約１２％の輻射エネルギまたは電磁スペクトル０．４乃至０．７マイクロメートルの可視域における約８．１％の輻射エネルギを生成するピーク強度０．９６５マイクロメートルの波長範囲０．４乃至４．５マイクロメートルを有する。各々のランプは一般に、エネルギの相当部分が可視光スペクトルである１．５乃至２ｋＷに至る輻射エネルギを与える。
オーブンは、これらのランプを複数本使用したり、或いは、幾つかのランプの配列を使用して、特に調理すべき特定の食品に対して同時に作動させたり、様々な組み合わせで選択的に作動させることができる。これらの線源は通常は食品の上方と下方に位置している。食品を包囲するチャンバの壁は、好ましくは反射性の高い面から製作されている。線源からの可視光波または赤外線波が食品へ直接に衝突し、また反射面から反射して様々な角度から食品へ衝突する。この反射作用は調理の均一性を改善する。
この種のオーブンは、料理や食品の形式の多様性に応じた調理時間を入力し得るマイクロプロセッサを含むことが好ましい。これは、使用者がオーブンの前方パネルに配置された制御盤を使用して特定の料理のための調理時間を選択することを可能にする。特定の料理のための調理時間の選択は、特定の料理を調理するのに必要な調理時間のランプを点灯させる。
従来の熱オーブンは、食品へのエネルギ転移と、空気を通じての輻射、伝導および対流の組み合わせによる食品の加熱とにより食品を調理する。現実の全ての従来の熱オーブンは、オーブンの内部温度が所定の調理温度へ上昇するまでの間に予熱時間を必要とすることが知られている。予熱の間、オーブンの内部の空気とオーブン壁は、熱エネルギを蓄積して保存する。従ってオーブンへ供給されねばならない熱量は、調理サイクルの間に減少されている。
光波オーブンにおける調理機能は、熱オーブンに使用された同様な手段により本来的に果たされているものではない。むしろ、光波オーブンにおける調理は、食品と可視光および赤外線との相互作用によりなされている。通常の調理サイクルにおいては、食品は室温温度のオーブン内部に配置される。次いで、「標準調理時間」と称される調理サイクルの継続時間に亘って線源またはランプが点灯されて、これら線源またはランプは調理サイクルの終了時に直ちに切られる。幾つかの個々の食品を調理する必要があるならば、プロセッサは各々の食品について反復する。ランプは調理サイクルと次の調理サイクルとの間に点灯し続けることがない。
光波オーブン内の食品は所定時間に亘って調理され、調理時間は、オーブンが当初は室温にあるという仮定の下に計算されており、様々な異なる食品についてオーブンにプログラムされている。幾つかの食品が連続的に調理されるならば、加熱された空気がオーブン内に蓄積され、オーブンチャンバの全ての部品が、熱輻射、対流、および伝導の組み合わせにより熱せられる結果、食品へ伝わった熱は、ランプを経て伝えられた熱を上回る。この熱源を「オーブン二次熱」と称する。各々の連続的な調理サイクルを用いる場合、要求される調理時間はオーブン内の熱エネルギの蓄積により短縮される。
調理サイクルが、当初は室温にある輻射源オーブンを使用して設定されているとき、通例、このオーブンは９インチ（２３．０８ｃｍ）径のピザを６５秒で調理する。何枚かのピザを迅速に連続的に調理するならば、二枚もしくは三枚のピザが調理された後は、調理時間は４５秒に短縮される。オーブン内の熱の蓄積を調理サイクルへ考慮しなければ、オーブンは焼け焦げたピザをもたらすであろう。
調理期間中にオーブンの内部部品が加熱されるので、加熱された空気の排出は、上昇したオーブン温度の問題を完全には補償できない。付加的なオーブンエネルギの調整をなして、上昇したオーブン温度を補償する解決策が要求される。
［発明の概要］
本発明は、特定の場所において輻射源オーブン内に位置するサーミスタを利用する。マイクロプロセッサは、サーミスタの測定値を表す信号を受け取り、オーブン二次熱に起因する付加的な調理作用を補償するように調理動作を調整する。
本発明の好適実施例によれば、所定の食品を調理するための所定の調理方法についてのランプ全点灯時間の短縮を決定する方法とオーブンが与えられる。これは、サーミスタの測定温度上昇に相関する時間量と、減少されたパワーの周期の全時間（「全オフ時間」と称する）による調理法についての通常の調理時間中の輻射源またはランプへのパワーの定期的な低減とにより、食品へ与えられるエネルギを、オーブン二次熱により食品へ与えられたエネルギ量に実質的に等価な量で減少させることによる。好ましくはパワー削減は、ランプ消灯に切り換えることにより達成されるが、本発明の他の特徴の下では、ランプへのパワーは、ランプ消灯への切り換えまたはランプの強度を同時に低減させることなく、低減される。
本発明の好適実施例の他の観点によれば、ランプへのパワーの定期的削減は、通常の調理時間の長さの実質的に中程で実行される。従ってランプへのパワーは、第一の周期（「サイクルオフ時間」と称する）についてはオフ（切り）にさら、これは調理サイクルの終了の例えば４秒前であり、例えば３秒の第二の周期（「サイクルオン時間」と称する）についてランプが全パワーで点灯した後である。
更に本発明の好適実施例の他の観点によれば、パワーの全オフ時間は、調理される食品の性質に基づいて、より長時間にまたはより短時間へと調整される。
更に本発明の好適実施例の他の観点によれば、上部および下部のランプの列についての全オフ時間は、オーブン二次熱に起因して食品の上面または下面へ与えられる熱を増やすか減らすかに基づいて調整される。例えば、オーブン二次熱に起因して食品の上面を通じて食品に与えられるよりも一層多くの熱を食品の下面を通じて与えるならば、下部ランプは、上部ランプについての低減パワー時間に対して延伸された低減パワー時間をもつ。これらの時間は、上部と下部とのランプについてのオフ時間の和であり、その上部ランプについてのオフ時間を「上部全オフ時間」、下部ランプについてのオフ時間を「下部全オフ時間」とそれぞれ称する。
本発明の他の観点によれば、排気装置がオーブンから加熱空気の一部を除去して、オーブンチャンバ温度を部分的に降下させる。
［実施例］
本発明は全体的に、オーブン１０と、上部および下部輻射エネルギ源またはランプ１８，１６と、サーミスタ４２と、マイクロプロセッサ４４と、排気管４６とを備えている。
図１Ａは、本発明のために設計された形式の輻射源オーブンの前方断面図である。調理用のエネルギは下部加熱ランプ１６及び上部輻射加熱ランプ１８により供給される。ランプは好ましくは、少なくとも４ｋＷの全輻射パワーについて約２ｋＷの輻射パワーを発生可能なクォーツハロゲンタングステンランプ（quartz-halogen tungsten lamps）であり、その光エネルギの相当部分は可視光および近可視光スペクトルである。これは、殆んどの食品の多くの組成である水が、約１．３５マイクロメートル未満の電磁輻射の波長を基本的に透過させるためである。水中における低エネルギ吸収のこの領域は、可視域（０．３９乃至０．７７マイクロメートル）と、本明細書では「近可視」と称される短赤外線の領域（０．７７乃至１．３５マイクロメートル）とを含む。好適実施例に係るオーブンは、電磁スペクトルの可視光域における輻射エネルギの約１２％で、または電磁スペクトルの可視光域および近可視域における輻射エネルギの約４０乃至５０％で調理する。照射された場合には、好ましいランプからの照射部分は約１０インチ（２５．６４ｃｍ）の長さを有する。
内壁１２の内面は、アルミニウムのように高度に研磨された金属であることが好ましく、このような素材は輻射ランプからの広範なスペクトル波長に対して反射性が非常に高い。オーブンはドアを具備し、このドアも反射性の内面を有する。これらの反射性面は、ランプから食品表面への反射光エネルギによる調理の均一性を改善する。反射は上部および下部反射体組立体６０ａ，６０ｂ（図１Ｃ）内にランプを配置することにより更に高められる。
二つの輻射透過板２０及び２４が使用されて輻射ランプから調理チャンバを隔てており、このことはオーブン内の清浄を容易にする。これらの板２０，２４は、可視、近可視、赤外輻射を透過させる高品質の耐熱ガラスやセラミックなどの素材から形成できる。下部透過板２０は、ブラケット２２ａ及び２２ｂにより支持されていて、下部ランプ１６の上方に位置している。上部透過板２４は、ブラケット２６ａ及び２６ｂにより支持されていて、上部ランプ１８の下方に位置している。
棚２８がオーブンチャンバ内で透過板２０と２４との間に装着されている。図１Ｃに示すように、棚２８は円形の切欠部２７を有し、この切欠部は、細径金属棒の格子を有する円形ラック（図示せず）を支持するように設計されている。食品、または食品を保持する耐熱ガラスやセラミックの皿は、調理期間中にはラックの上部に載置される。ラックは好ましくは１２乃至１６インチ（３０．７７乃至４１．０２ｃｍ）であり、図１Ａに符号ｒで示される回転軸の回りに回転できる。
図１Ｃを参照すると、サーミスタ４２が調理チャンバ４８内に位置している。好ましいサーミスタは１０キロオームの軸状ガラス体サーミスタであり、これは軽量のアルミニウムホルダ内へ挿入されている。サーミスタ４２は、オーブン内に保存される熱エネルギの変化を緊密に追従する温度変化を検出できるように位置決めされている。
図１Ｃの実施例においては、サーミスタ４２は上部反射体組立体６０ａの下側に取り付けられていて、上部ランプ配列１８の軸を包含する水平面から約１インチ（２．５４ｃｍ）内に位置している。この場所は、サーミスタ温度の上昇時間がオーブン二次熱の上昇時間に一致するように選択されており、オーブン二次熱の上昇時間は、オーブン内に配置されて、オーブン二次熱のみにより（即ちランプの点灯なしで）加熱される食品を模擬している皿の水の温度上昇に比例する。
リード線４３がサーミスタをサーミスタ回路に接続する。このリード線はオーブン１０のボディを貫通して、オーブンの前方パネル５６近傍のマイクロプロセッサ回路４４とインターフェースで接続している。排気管（図示せず）は、オーブンの後方パネル５８から延出してファン４６へ接続されている。
異なるチャンバ寸法を有する二つの輻射オーブンのためのサーミスタ回路系が図２及び３に模式的に示されている。この回路系の第一実施例は、９インチ（２３．０８ｃｍ）径の円形調理領域を有するオーブンのために設計されており、５Ｖポテンシャルと交差して接続された１０キロオームサーミスタ４２及び７５０オーム抵抗６２ａを備える。サーミスタ４２は高ポテンシャルに接続されており、一方、抵抗は低ポテンシャルに接続されている。オーブン温度が上昇する際、抵抗を流れる電流が増大する。この電圧上昇は、アナログ／ディジタル変換器６４によりディジタル信号に変換されて、マイクロプロセッサ４４へ与えられる。オーブン温度が上昇したとすると、マイクロプロセッサ４４は、全オン調理時間を所定の通常調理時間から或る調理時間、即ち現在のオーブン温度に釣り合った調理時間へ短縮させる。またマイクロプロセッサ４４は、ランプ強度を単独でか、或いは調理時間の調整との組み合わせの何れでも調整し得る。
図３のサーミスタ回路系は、１４インチ（３５．８４ｃｍ）径の円形調理領域を有するオーブンに使用するために設計されており、ここでは、６００オーム抵抗６２ｂ及び１０キロオームサーミスタ４２が５Ｖポテンシャルと交差して接続されていて、そのサーミスタ４２は低ポテンシャルに接続され、一方、抵抗６２ｂは高ポテンシャルに接続されている。オーブン温度の上昇は、サーミスタを流れる電圧の降下を生起する。この電圧降下は、アナログ／ディジタル変換器６４によりディジタル信号に変換されてマイクロプロセッサ４４へ与えられ、マイクロプロセッサは上述したようにオーブン温度またはランプ強度を調整する。
調理時間を調整するためにマイクロプロセッサ４４により使用されたアルゴリズムは、補償曲線に基づいている。図１乃至３に示された本発明の実施例についての補償曲線は図４及び５に示されている。これらの曲線は、サーミスタ回路系を流れる出力電圧に対する調理時間の軌跡を示している。
図４は一対の補償曲線を示し、これらは、９インチ（２２．８６ｃｍ）径の調理領域を有して、且つ図２のサーミスタ構成を使用するオーブンのための補償回路系およびアルゴリズムに対応している。曲線ＡＡは、７インチ（１７．９５ｃｍ）ピザのための調理時間において、サーミスタ回路系を流れる電圧の降下として起きる降下を示している。曲線ＢＢは、５．５インチ（１４．１０ｃｍ）ピザについての同様な測定値を表してる。補償曲線の勾配は変化しないので、補償曲線の勾配に基づく単独のアルゴリズムをマイクロプロセッサ４４に使用し得る。この補償曲線は様々な種類の食品、例えば鶏肉を使用して試験されており、この曲線は様々な食品についての調理時間を有効に調整することが見い出された。
図５は、１４インチ（３５．８４ｃｍ）径の調理領域を有して、且つ図３の反転サーミスタ構成を使用するオーブンのための補償曲線を示す。この曲線は６インチ（１５．３８ｃｍ）径ピザを用いて生成され、且つ様々な種類の食品について成立することも見い出された。
本発明のオーブンを使用するためには、調理すべき食品をラック３１上に配置してドア２９を閉める。特定の食品のための調理時間を前方パネル５６上のボタン６６を用いてマイクロプロセッサ４４へ入力することにより、ランプが点灯する。サーミスタ４４はオーブン温度上昇を連続的に監視し、電圧降下はアナログ／ディジタル変換器６４により検出されて、ディジタル信号の形態でマイクロプロセッサ４４へ与えられる。このオーブンについての補償曲線に基づくアルゴリズムを用いて、マイクロプロセッサ４４はオーブン温度の降下と上昇をそれぞれ補償するように、調理時間を延長または短縮へ順次に調整する。ファンは加熱空気の一部を排気管を通じて排気し、オーブンチャンバの熱量を部分的に低減する。
図６Ａ乃至６Ｃを参照すると、調理時間を調整するためにマイクロプロセッサ４４により使用されたアルゴリズムによって達成されたものが示されている。
図６Ａはオーブン内に位置する食品上に全てのランプにより形成されたラジアンスを時間に対して描いたグラフであり、その影線領域はパワーと時間の積として表されたエネルギであり、且つオーブンが冷えているとき、即ち室温にあるときに調理が開始された場合の所定の調理法による所定の食品の調理の際に、ランプにより食品に与えられたパワーの和である。このような状況では、光波オーブンによる典型的な調理時間は非常に速いので、ランプによるよりもオーブン二次熱それ自体により食品に与えられたエネルギは存在しない。
オーブン内で一連の食品が連続的に調理された際、オーブンは剰余上昇熱（除去されていない上昇した熱）を持つようになり、この上昇熱は、ランプから独立に食品へ過度な加熱を与え、オーブン二次熱は、食品の連続的調理サイクルの間にオーブンを冷やすことなく、連続的調理と共に増大する。
図６Ｂは、調理サイクル期間中のオーブン二次熱Ｒovenを与えるオーブン内の剰余上昇熱により開始される標準的な調理法により調理された食品へ与えられるエネルギの図である。剰余上昇熱に起因するラジアンスＲovenのための補償を伴わずに、所定の食品のための所定の調理法のための標準調理時間において調理された食品は、図６Ｂに示すように焼き過ぎになる。
図１乃至５に関して説明したような調理操作は、図６Ｃに示されたオーブンからのＲovenに起因する剰余上昇熱を補償する。ここで全調理時間は短縮されており、図６Ａに示すような室温において開始される調理操作において食品へ加えられたエネルギに等しくなるべきランプラジアンスＲlampsとＲovenとの双方による調理法サイクル期間中に食品へ与えられた全エネルギを低減させる。従って、図６Ａおよび図６Ｃにおける影線領域により示された全エネルギは等しい。
図１乃至５および図６Ａ乃至６Ｃに関して説明した方法とオーブンは、様々な食品によく効果を現す。しかしながら、特定の種類の食品に関しては、短時間の調理時間では、所定の調理法のための標準調理時間で冷めたオーブンで開始されて調理された調理品ほどに充分な調理品ができないことが判明している。例えば、生のビザ生地の調理においては、焼き上がり水準を制御可能であるが、ピザの主要温度からの水分損失の割合を各ピザについて実質的に同じに保つこともまた重要である。図１乃至５および図６Ａ乃至６Ｃに関する説明による操作は、オーブンが熱せられる時間をますます短くするようにオーブン内の調理品を保つという事実に起因して、これら最後の二つの目的を容認できる程度に処することは、しばしば不可能なことがある。
以下に説明する本発明の好適実施例は、上述の補償方法とオーブンが直面する困難を解決する。
好適実施例について、図７乃至１４に示される光波オーブンの構造と操作を参照して説明するが、本好適実施例に関する補償の構造と操作を用いた際には、図１Ａ乃至１Ｃに示したオーブンの形態におけると同様に操作できる。
本好適実施例に使用されたアルゴリズムが採用する方法とオーブンにおいては、食品は、冷めたオーブンで開始される所定の食品の調理のための所定の調理法についての標準調理時間と同じ時間に亘って調理される。しかし、ランプからのラジアンスＲlampsとオーブン二次熱Ｒovenとの結果として食品へ加えられたエネルギが、室温で開始されたオーブンにおける選択された調理法時間についてのランプからのラジアンスＲlampsのみからの全エネルギに等しくなることが保証される。
本好適実施例に使用されたアルゴリズムは、オーブンを暖めるような調理法に時間を割かないが、調理品は依然として、オーブンが冷めているときの調理法についての全時間と同じ全時間についてのオーブン内にある。これに代えて、本好適実施例によれば、ランプの上部列および下部列についての上部全オフ時間の一定時間が、オーブン温度上昇に起因する過剰オーブン二次熱Ｒovenを補償するようにランプタイミングに挿入される。
図６Ｄに示されるように、本好適実施例におけるランプへのパワーは周期的に低減され、特に、標準調理時間中の低減されたパワー時間の周期ついての消灯のときに低減されており、ランプにより食品へ与えられたエネルギが、剰余上昇熱により食品へ与えられるエネルギと等量だけ減じられるようにされている。上部および下部全オフ時間は、「サイクルオフ時間」と称される時間のブロックへ入って中断され、サイクルオフ時間の間の「サイクルオン時間」と称される時間ブロックは、標準調理時間の長さの実質的に中程に位置している。全てのオフ時間が一つのブロックに収まる（即ちサイクルオン時間が０である）特殊な場合をなすことも可能であるが、このように作動させる間は最適化することはできない。というのは、焼き上がりがランプの点灯および消灯の周期的循環に依存することが判明しているためであり、これは一般的に焼き上がりがオーブン二次熱に起因して進行する傾向にあることから好ましく、ここで熱は、ランプ加熱による場合のように、表面と基表面との両方よりもむしろ表面に加えられる。この方法とオーブンは、特定の食品のための所定の調理期間中に起こる反応が依然として調理時間中に起きることを可能とするが、調理サイクルの開始におけるオーブンの温度上昇からのオーブンラジアンスに起因する増大されたエネルギは伴わない。
図６Ｄにおける影線領域は、図６Ａに描かれたような冷めたオーブンで開始される調理サイクルについての影線領域および図６Ｃに描かれた補償されて短縮された調理時間についての影線領域と同様であるが、その調理時間は、図６Ａに示されたような所定の食品を調理する所定の調理法に一致する。このオフ時間アルゴリズムの「等領域」解釈は、オーブンの全てのランプについてのただ一つのランプラジアンス値があるとの仮定の下で以下に説明される（以下に説明するように、典型的には、上方または上部ランプと下方または下部ランプからの異なるラジアンスに起因する異なるオーブン構造においては異なるラジアンス値をとり得る）。
食品へ与えられたエネルギがオーブン二次熱Ｒovenの関数にならないことが望ましいので、与えられるべきエネルギはパワーと時間との積に等しく、且つランプにより与えられたパワーとオーブンにより与えられたパワーの合計である。
Ｒlamp×（Ｔrec−Ｔoff）＋Ｒoven×Ｔrec＝一定
オーブンが冷めているとき、Ｔoff＝０、Ｒoven＝０であるので、
Ｒlamp×（Ｔrec−Ｔoff）＋Ｒoven×Ｔrec＝Ｒoven×Ｔrec
従って、
Ｔoff＝（Ｒoven  Ｔrec）／Ｒlamps
ここで
Ｔrec＝調理法時間（使用者により設定された時間または標準調理時間）
Ｒlamps＝平均ランプラジアンス（使用者により設定）
Ｒoven＝オーブン二次熱（サーミスタ温度の関数であり、測定値により予め決定されている）
サーミスタ電圧に対するＲovenの軌跡が図１５に示されている。
全オフ時間（Ｔoff）は、調理法の中間を通じて与えられている。
図７乃至１１を参照すると、オーブン１１０は内部キャビティ１１２と、このキャビティ内に取り付けられた回転円形グリル１１４と、輻射エネルギ源またはそれぞれグリルの上下に取り付けられた上述した形式のランプ１１６ａ−１１６ｄ、１１８ａ−１１８ｃとを有する。オーブン１１０は、外部ハウジング１２２内に取り付けられた内部ハウジング１２０を有する。外部ハウジング１２２は、実質的に水平の基部２４と、この基部１２４の垂直方向に延出する側壁１２６ａ，１２６ｂおよび壁１２６の間に延在する支持部材１２８を含むフレームとを含む。
後方壁板３０は、壁１２６の間に延在し、基部１２４の垂直方向に延出する。排気口１３２は、後方壁板１３０の中央に位置し、この排気口からは、オーブンから加熱空気を排気するように排気管１３４が延出する。
オーブン（ひいてはランプの照明）の操作と制御は、オーブン１１０の前方に配置された制御パネル１３６を用いて実行される。この制御パネル１３６は電気的且つ電子的にオーブンの回路系へ連結されており、図８において符号１３８で集合的に示されるプロセッサ、制御回路系、パワー部品、回路系を含む。制御パネル１３６と回路系１３８は制御パネルハウジング１４０へ取り付けられ、このハウジングは前方壁１４２、基部壁１４４、側壁１４６を含み、この側壁１４６は、側壁１２６ｂに隣接するように基部板１２４へ取り付けられている。
カバー１４８が基部１２４へ取り付けられ、壁１３０と基部１２４と共にオーブン１１０を包囲する。オーブンチャンバ１１２へ導かれる矩形開口を有する前方板１４９（図７）がオーブンの前方へ取り付けられており、ドアー１６２が前方板１４９へヒンジ付けされている。
内部ハウジング１２０は、底板１５０と、この底板１５０の垂直方向に延出する一対の側壁１５２とを含む。矩形開口１５１が底板１５０に形成されている。
上部パネル１６６は側壁１５２の間に延在する。上部板１６６は、側壁１５２の全前後長に亘っては延在せず、上部パネル１６６と内室チャンバの後方壁１６０との間に大開口１６８（図８）を残している。
上部反射体ハウジング１７０と下部反射体ハウジング１７２とは、各々がオーブン内に取り付けられている。これらハウジングの各々の内方対向側は鏡面を有する。上部反射体ハウジング１７０は、その内方対向側面が内部ハウジング１１２の上部における開口１６８の上方に下向きに対面して位置するように配置され、一方、下部反射体ハウジング１７２は、その内方対向側面が底板１５０における開口１５１を通じて上向きに対面するように配置されている。
通気孔１７４が反射体ハウジング１７０，１７２の前後側に形成されており、加熱空気の排気を可能とする。
反射体ハウジング１７０，１７２における横方向に位置する側は、ランプ１１６ａ−１１６ｄ，１１８ａ−１１８ｃの端部を通じて延出するスロットを含む。ランプ１１６ａ−１１６ｄ，１１８ａ−１１８ｃはオーブン内に取り付けられ、通常の方式でパワーを与えられる。
輻射透過板はオーブン内側に取り付けられており、調理チャンバを輻射ランプから隔てて、オーブンの清浄を容易にする。
サーミスタ１３１は、内部ハウジング１２０の後方板１３０と内部ハウジング１２０の後方壁１６０との間のプレナムチャンバ１７５内に位置している。
サーミスタ１３１は、連続的調理操作に起因するオーブン温度の変動を検出する。このサーミスタ１３１は、好ましくは後方壁１６０の後方面から約１インチ離間して位置し、且つ好ましくは壁１５４（これは１８インチ［約４５．７２ｃｍ］離間する）の間の中央に位置する。サーミスタ１３１の高さ位置は、底板１５０が位置している水平面から上方に約３．７インチ（９．４ｃｍ）である。
この好適実施例の操作アルゴリズムは、調理品の上面および下面に与えられた全エネルギを一定に保つオーブンの操作を与える。オーブン加熱に起因するオーブンラジアンスは、二つの輻射束モデル（何らかの種類のオーブン用調理皿(pan)または皿(dish)を通じて直接的または間接的の何れかで食品の上面および下面に見られるラジアンス）によりモデル化でき、且つオーブン内の特定位置におけるキャビティ温度を測定するサーミスタ１３１の測定値の関数であると仮定する。サーミスタ１３１の最適配置のためには、オーブンキャビティにおける食品の状態を反映するセンサ温度読取り値が露呈していることが重要である。この配置は、オーブン二次熱の上昇時間の測定と、この上昇時間に適合するオーブン内またはオーブン排気ダクト内における位置の選定により達成することができる。この実施例においては、この配置は排気ダクト内にある。オーブン二次熱は、オーブンを所定の温度へ加熱することにより測定され、Visionware（商標）皿の水を一定時間に亘って置いて、ランプが消灯したら、皿を抜き出して水温上昇を測定する。
本好適実施例においては、サイクルオフ時間は４秒であり、サイクルオン時間は３秒である。全オフ時間が分離したオフ周期に分割された際、マイクロプロセッサにより決定されたオフ時間における残り時間は、４秒未満のオフ時間パルスを直後に連続する４秒サイクルオフ時間と３秒サイクルオン時間パルスに付加する。
それぞれ３または４秒であるサイクルオンおよびオフ時間が好適実施例であるが、これらの値は若干変化し得る。これらの時間はランプフィラメントの上昇および降下時間（約０．１５秒）に対して長いことが重要である。これらの時間は、食品の焼き上がり水準を中間（ミドル）から僅かに焦げた水準へ変化させる時間（１０乃至２０秒）と同水準か、或いはそれよりも短時間である。
本発明によれば、オフ時間ブロックを全時間周期における異なる場所へ移動させることが可能である。これは、調理サイクルの終了時付近で起きる焼き上がりの制御に有益である。
異なる種類の食品と異なる量の食品には、補償の水準を異ならせる必要があることが判明している。特に、素材中に多量の水分を含む食品（例えば肉）は、素材中に水分が非常に少ない食品（例えばよく焼き上げたピザ）についてのオフ時間よりも相当に少ないオフ時間が要求される。生のピザ生地に必要な補償量は、これら両極端の間に位置する。
本発明の本好適実施例の方法とオーブンの他の観点によれば、冷めたオーブンにおけるランプのみか、或いはオーブン二次熱と協同するランプかの何れかにより食品へ加えられた全エネルギが、調理すべき食品の性質に基づいてランプが周期的に消灯される時間の長さをそれぞれ長時間にまたは短時間にすることにより、食品へ加えられたエネルギを増加または低減するように調整される。
オーブンは多くの水準の間の調整を含み、これは例えば符号１乃至５で示される五つの異なる水準であり、その符号１は最多のオフ時間であり、符号５は標準調理法時間の最小オフ時間である。この補償値は、サイクルオフ時間（周期的オフ周期の間のサイクルオン時間の変化を伴わない）を符号１乃至５で示される五つの補償値について、各々の率２．００；１．４１；１．００；０．７１および０．５の率で分割する。使用者が値を指定しないならば、マイクロプロセッサは、標準補償に対応する３の不履行値を選択する。
一例として、２０秒の全オフ時間の好適実施例のためには、補償は、２乃至４０秒の因数により全オフ時間を増加する水準１に対して加えられた（印加された）エネルギを増加し、それとは対照的に、補償は、１０秒の全オフ時間の結果として全印加エネルギを増加させるための水準５に対する０．５の因数により全オフ時間を減少させる。
図１２は、調理法＃１(RECIPE 1)のためのオーブンのパネル上の異なる種類の食品補償水準制御ボタンを示し、これは使用者が選択すると、マイクロプロセッサが補償の不履行第三水準を選択し、ここでは補償値目盛りは１．０または標準的に選択された４秒サイクルオフ時間である。「1-LIGHTER（軽く）」で表示される補償の領域におけるセレクタを押すと、マイクロプロセッサは補償値を値１（８秒）へ向かってずらし、選択された特定の補償値をセレクタのボタンに表示する。同様に、「5-DARKER（焦がす）」で表示される領域におけるセレクタを押すと、補償は値５（２秒）へ向かってずれる。
本好適実施例に関して説明されたオーブンの幾何形状と構造については、剰余上昇温度（除去されていない上昇した温度）に相関するアルゴリズムによって、付加的な補償が与えられている。これは、下方または下部ランプ列が、上方または上部ランプ列よりも二倍若しくは三倍の割合で食品へ接しているためである。剰余上昇温度の大部分は、食品から遠い方のランプ側に配置された反射体からの輻射によるものであるので、これは、サーミスタには検出されていない下方または下部ランプ列からのひいては上方または上部ランプ列からの非常に高いオーブンラジアンスと食品調理品の底部の焼け焦げをもたらす。従って、本好適実施例においては、光波オーブンにおけるオーブン二次熱のために補償が施される際、下部全オフ時間を上部全オフ時間の約１．５倍にする。この値１．５は、特定のオーブン幾何形状のために指定されたものであり、様々なオーブン幾何形状については変更される。
図１３Ａ−１３Ｃは、時間に対して描いたラジアンスのグラフであり、１乃至３で番号付けされた各々の観点における軌跡は、観点１から観点２へ、および観点２から観点３へ増大するオーブンにおける剰余上昇温度としての補償の結果を示す。図１３Ａは図１乃至５の実施例についての補償を示す。図１３Ｂは、全体的にオーブン内の蓄積効果を考慮する図６Ｄ、７乃至１２および１４の実施例により好適な補償を示し、図１３Ｃは、上方と下方とのランプについての補償の独立制御による好適実施例において達成された補償を反映するものである。
アルゴリズムにおいて確立される他の要因は、オーブン二次熱に起因するオーブンラジアンスが充分に長い波長（エネルギの多くが波長３マイクロメートルより長い波長となる）であるという事実であり、これは全ての食品が、このような波長の高吸収体である水による高い吸収性をもち、水はこれらの波長範囲内においては食品の主要な組成であるためである。
本発明に係り構成された光波オーブンにおいては、異なるスペクトル分布を有するランプを使用して、短波長の特定のランプが食品を深部まで加熱するように操作でき、且つ長波長を有するランプが焼き上がりサイクルのために更に使用できるようにすることが可能である。
好適実施例は、ランプが完全に消灯する操作を説明したが、本発明の代替的実施例においては、一つ、またはそれより多く、或いは全てのランプへのパワーを切ることなく、それら一つ、またはそれより多く、或いは全てのランプへのパワーを低減させることも可能である。同様に、ランプ強度の振幅変調、または例えば時間変調、パルス振幅変調の組み合わせも可能である。それほど短くない時間についてのランプの消灯は、ランプにより出射された全スペクトルにおけるピーク波長の異なる位置をもたらすようにランプが点灯または消灯された際、振幅変調と非常に短い時間間隔（例えば０．２秒）に起因して好ましいことであるが、本発明に係り光波オーブンでなされる調理の大多数にとっては利点であるとは思われない。
ここで図１４を参照すると、好適実施例に係る本発明の操作のフローダイアグラムが示されている。光波オーブン内に配置された食品の調理サイクルは、調理開始ボタンを押すことにより初期化される。サーミスタ温度が読み取られ、調理法パワーと調理法時間設定が改定される。このデータによれば、全オフ時間がパワー、時間およびサーミスタ温度に基づいて計算される。全オフ時間時間はオン／オフサイクル（例えば４秒オフおよび３秒オン）へ分割される。オフサイクルの数は調理時間のほぼ中程で調整されて、調理が開始される。プログラムがパワーオフ切替えへの指令に達すると、全調理時間の終端に達したか否かが決定され、この場合、食品が調理され、調理サイクルを停止するか、或いは上部／下部オフサイクルについての時間に達したか否かが決定され、この場合、上部／下部オフフラッグ(flag)が設定され、オフタイマーが作動開始する。上部／下部オフサイクルについての時間が読み取れないと、プログラムは上部／下部オンサイクルのタイミングのためのステップへ進み、ここで上部／下部オフフラッグが明らかに存在するならば、オンサイクルのタイマーを作動開始し、プログラムは調理開始ステップへ戻り、次のオフ／オンサイクルかまたは全調理時間の終了の何れかへ進む。
サイクルオフ時間を実行する代替的実施例においては、ランプ消灯を伴わずにパワーが低減されるか、または標準調理時間の時間長の中程のランプ強度が増大され、このようなサイクルオフの幾つかは、パワー低減および／または強度増大を全オン時間の終端において与えることができ、食品は、オーブン二次熱を用いる調理の終了までオーブン内に保持される。
所定の調理法を様々な調理パラメータを使用する連続的な調理周期へ分割してもよく、本発明は、各々の調理周期の開始におけるサーミスタ測定と共に開始される各調理周期へ個々に用いてもよい。
本発明は、上記に説明されてここに図示された実施例に限定されるものではなく、添付の請求の範囲の目的の範疇内に属する何れかのおよび全ての変形例を包含することが明白である。
【図面の簡単な説明】
図１Ａは、光波オーブンの前方断面図である。
図１Ｂは、光波オーブンの前方立面図である。
図１Ｃは、本発明に係る光波オーブンの分解図であって、好ましい位置におけるサーミスタを示す。
図２及び３は、本発明に係るサーミスタとマイクロプロセッサの構成を模式的に示す図である。
図４は、図２のサーミスタ構成を使用した場合の好ましい補償曲線を示す。
図５は、図３のサーミスタ構成を使用した場合の好ましい補償曲線を示す。
図６Ａ乃至図６Ｄは、光波オーブン内の食品へ加えられたラジアンスを光波オーブン内の食品についての調理時間に対して描いたグラフであって、食品へ加えられたエネルギを示し、ここで図６Ａは冷えたオーブンについて、図６Ｂは補償を伴わない熱いオーブンについて、図６Ｃは図１乃至５に関して説明された実施例の補償を伴う熱いオーブンについて、図６Ｄは図７乃至１４に関して説明された実施例の補償を伴う熱いオーブンについて示すものである。
図７は、本発明の好適実施例に係る光波オーブンの前方立面図であり、但しドアの図示を省略した図である。
図８は、図１に示すような光波オーブンのハウジングの分解図である。
図９は、図１に示すような光波オーブンの縦断面図である。
図１０は、図１に示す光波オーブンを線１０−１０に沿って破断して示す断面図であって、オーブンの下部壁を示す図である。
図１１は、図１に示す光波オーブンを線１１−１１に沿って破断して示す断面図であって、オーブンの上部壁を示す図である。
図１２は、図７のオーブンのパネルの制御ボタンの前面図であって、様々な種類の食品についての補償に対するレベル制御の操作を示す図である。
図１３Ａ乃至１３Ｃは、図６Ａ乃至６Ｃと同様な図であって、本発明の他の観点を示す図である。
図１４は、本発明の好適実施例に係る光波オーブンの操作のフローダイアグラムである。
図１５は、好適実施例の光波オーブンについてのサーミスタ電圧に対して、全ランプパワーのパーセンテージとしてのオーブン二次熱を描いたグラフである。
［符号の説明]
10,110  オーブン
12      内壁
16,116  下部ランプ（ハイパワーランプ）
18,118  上部ランプ（ハイパワーランプ）
32      食品
42,131  サーミスタ（温度測定手段、所定位置）
48,112  調理チャンバ
【図１Ａ】
0003726164.tif 000002
【図１Ｂ】
0003726164.tif 000003
【図１Ｃ】
0003726164.tif 000004
【図２】
0003726164.tif 000005
【図３】
0003726164.tif 000006
【図４】
0003726164.tif 000007
【図５】
0003726164.tif 000008
【図６Ａ】
0003726164.tif 000009
【図６Ｂ】
0003726164.tif 000010
【図６Ｃ】
0003726164.tif 000011
【図６Ｄ】
0003726164.tif 000012
【図７】
0003726164.tif 000013
【図８】
0003726164.tif 000014
【図９】
0003726164.tif 000015
【図１０】
0003726164.tif 000016
【図１１】
0003726164.tif 000017
【図１２】
0003726164.tif 000018
【図１３Ａ】
0003726164.tif 000019
【図１３Ｂ】
0003726164.tif 000020
【図１３Ｃ】
0003726164.tif 000021
【図１４】
0003726164.tif 000022
【図１５】
0003726164.tif 000023