(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
食品を加熱する加熱手段と、前記加熱手段による前記食品への加熱開始前に多数の表面温度を非接触で検出する初期温度検出手段と、前記初期温度検出手段の出力によって前記食品への加熱制御量あるいは加熱時間を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は前記初期温度検出手段の検出した多数の表面温度を基にしきい値を設定し、前記しきい値を下回る温度となった箇所の数と前記箇所の表面温度を基に加熱制御量あるいは加熱時間を制御する調理装置。
【請求項２】
初期温度検出手段による表面温度の非検出時に前記食品が放射する輻射熱から前記初期温度検出手段を遮断する開閉手段を備えた請求項１記載の調理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は自動調理を目的とする調理装置に関し、特に食品の温度を測定する構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の調理装置例えば電子レンジは、実開昭５８−１５８２０２号公報に記載されている。図６に示すように、調理室１内に食品２や皿３を載せるための調理台４があり、さらにこの食品２を調理する加熱手段５、非接触で調理台４上に載せられた食品２の温度を常時検出する温度検出手段６、この温度検出手段６の出力が所定値に達した場合、加熱手段５による食品２への加熱を停止する完了判定手段７とを備えている。
【０００３】
調理台４は食品２の加熱ムラを低減するため、加熱手段５によって食品２をマイクロ波加熱する場合常時食品２を回転させる（例えば１０秒間で１周させる）ターンテーブルである。
【０００４】
加熱手段５は、マグネトロンからなり所定のパワー出力で食品２をマイクロ波加熱する。
【０００５】
温度検出手段６は広い視野を持った１素子のサーモパイル型または焦電型の赤外線センサで構成され、調理室１の天井面に固定され、開口窓を介して調理台４の中央付近に置かれた食品２から放射される熱エネルギを非接触で検出し温度に換算する。
【０００６】
完了判定手段７は、温度検出手段６から出力される食品２の表面温度を常時監視しておき、この温度が所定温度に達した場合加熱を停止させることで自動調理を実現している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、温度検出手段は赤外線センサの視野に入っている調理台の中央付近に置かれた食品の平均的な表面温度しか測定できないので、赤外線センサの測温領域（以後「視野」と称す）に対し食品の形状が小さい場合や食品が調理台の端の方に置かれた場合、食品以外の皿や容器、調理台が視野に入るため食品の温度を正確に検出できない。また調理台３の回転によって食品の占める比率も変化するので、食品の温度を正確に検出できない。
【０００８】
さらに、加熱手段による食品の加熱によって食品の一部が飛散したり、蒸気が発生することで温度検出手段が汚れ、結果として温度検出の精度が低下していくという課題があった。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するもので、食品の種類や形状、個数、置きかたなどに左右されることなく食品そのものの表面温度を正確に測定することによって、出来映えにバラツキのない自動調理ができる調理装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の調理装置は、食品を加熱する加熱手段と、この加熱手段による食品への加熱開始前に多数の表面温度を非接触で検出する初期温度検出手段と、この初期温度検出手段の出力によって食品への加熱制御量あるいは加熱時間を制御する制御手段とを備えたものである。
【００１１】
また、初期温度検出手段による表面温度の非検出時には食品が放射する輻射熱から初期温度検出手段を遮断する開閉手段を備えたものである。
【００１２】
【作用】
本発明は、上記構成によって初期温度検出手段が検出する複数箇所の表面温度から食品の初期温度が正確に測定される。特に非加熱時に表面温度を検出することで、初期温度検出手段の出力信号にノイズが重畳しなくなり、かつ食品温度や調理室内の雰囲気温度も安定するため温度検出の精度は向上する。
【００１３】
制御手段は、この食品の初期温度に応じ食品への加熱制御量あるいは加熱時間を制御するので加熱完了時点での食品の出来映えにバラツキがなくなる。
【００１４】
また、開閉手段が、初期温度検出手段による表面温度の非検出時に食品が放射する輻射熱から初期温度検出手段を遮断するので食品の加熱によって食品の一部が飛散したり、蒸気が発生しても初期温度検出手段は汚れない。初期温度検出手段近傍の雰囲気温度も急変せずにすむ。結果として温度検出の精度も低下しない。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の第１の実施例を図１から図４を用いて説明する。尚、従来例と同じ構成のものは同一符号をつける。
【００１６】
図１に示すように、調理室１内には食品２や皿３を載せるための調理台４があり、さらにこの食品２を調理する加熱手段５、この食品２を含む調理室１内の２次元表面温度分布を非接触で検出する初期温度検出手段８、初期温度検出手段８の出力に応じ食品への加熱制御量を調節する制御手段９とを備えている。
【００１７】
調理台４は食品２の加熱ムラを低減するため、加熱手段５によって食品２をマイクロ波加熱する場合常時食品２を回転させる（例えば１０秒間で１周させる）ターンテーブルである。
【００１８】
加熱手段５は、マグネトロンからなり所定のパワー出力で食品２をマイクロ波加熱する。
【００１９】
初期温度検出手段８は、細かく分割された視野ごとに独立して表面温度を検出できる２次元の赤外線固体撮像素子（チャージ・カップルド・ディバイス、以下ＣＣＤと記す）で構成され、調理室１の天井面に固定され、加熱開始前に開口窓を介して食品２、皿３、調理台４、調理室１底面から放射される熱エネルギを非接触で検出しそれぞれの画素に対応させた２２５個の表面温度に換算後、制御手段９に伝える。赤外線ＣＣＤの測温領域は例えば図２に示すように縦１５＊横１５＝２２５画素で食品２、皿３、調理台４、調理室１底面を覆う構成とする。
【００２０】
制御手段９の動作を冷凍肉やさしみの解凍調理を例にとって説明する。
【００２１】
まず、解凍開始前に初期温度検出手段８によって検出された初期温度の分布をヒストグラムに表すと図３のようになる。ここで度数合計は２２５個である。２２５個の初期温度のうち０℃未満の数をｎ１、５℃未満の数をｎ２とした場合、加熱手段５による解凍開始から終了までの時間ｔ０（秒）は
ｔ０＝ｍｉｎ（ｔ１，ｔ２）
ｔ１＝（ｎ１−Ｋ１１）＊Ｋ１２＋Ｋ１３
ｔ２＝（ｎ２−Ｋ２１）＊Ｋ２２＋Ｋ２３
ここでＫ１１、Ｋ１２、Ｋ１３、Ｋ２１、Ｋ２２、Ｋ２３は定数
とする。
【００２２】
あるいは加熱手段５による解凍開始から終了までの時間ｔ０（秒）を次のように決めてもよい。２２５個の初期温度のうち最高温度Ｔｍａｘと最低温度Ｔｍｉｎの中点温度Ｔｒｅｆを下回る温度となる画素は食品２であり、Ｔｒｅｆを上回る温度となる画素は食品２以外であると見なすのである。２２５個の初期温度のうち基準温度Ｔｒｅｆを下回る温度となる画素数がｎ個（０＜ｎ≦２２５）であるとすると、この画素数ｎは食品２の大きさに対応する数である。そこで仕上げたい目標温度をＴｘ（例えば５℃）、２２５個の初期温度のうち下位ｎ個の平均温度をＴｎとした場合、
ｔ０＝（Ｔｘ−Ｔｎ）＊ｎ＋Ｋｎ
ここでＫｎは定数
とする。Ｔｒｅｆは食品２と判定する閾値温度であり、Ｔｎは食品２の平均温度（代表温度）と言えるが、図３のヒストグラムから各温度帯における度数を温度微分した場合の極大値のうち、最も低い温度帯に対応する初期温度（図３では−１０〜−７．５℃帯）を食品２の代表温度Ｔｎとしてもよい。
【００２３】
開閉手段１０は、電磁弁またはモータを駆動機構とする金属製の可動遮蔽板からなり、調理室１の天井面に取り付けられている。初期温度検出手段８が表面温度を検出する場合はこの可動遮蔽板を開放し、検出時以外は遮断すなわち初期温度検出手段８を調理室１から隔離するよう構成されている。
【００２４】
制御手段９は、図４に示すように加熱手段５によって加熱開始からｔａ（秒）だけ連続してマイクロ波オンで食品２を加熱後、ｔｂ（秒）のマイクロ波オフとｔｃ（秒）のマイクロ波オンを繰り返すことで食品２の解凍を行う。また加熱手段５による解凍開始から終了までの時間がｔ０（秒）になった時点で、食品２への加熱を終了する。ここでｔａ（秒）、ｔｂ（秒）、ｔｃ（秒）は例えば
ｔａ＝０．３＊ｔ０
ｔｂ＝１４（定数）
ｔｃ＝１０（定数）
とする。また、図４ではマイクロ波オン時の加熱制御量（加熱パワー）や加熱パターンを一定としたが、経過時間に従って逐次変更させてもよい。
【００２５】
ところで、初期温度検出手段８は細かく分割された視野ごとに独立して表面温度を検出できる２次元の赤外線ＣＣＤで構成されるとしたが、１次元アレイ状に並べられた赤外線センサを用い、調理台４のターンテーブル１周分で検出されるデータを合成して２次元化してもよい。もしくは視野を狭く絞った１素子の赤外線センサを回転させ、さらに調理台４のターンテーブル１周分で検出されるデータを合成して２次元化してもよい。
【００２６】
上記構成において、初期温度検出手段８が加熱手段５による加熱開始前に食品２、皿３、調理台４、調理室１底面を２２５個の独立した画素に分割し、それぞれの画素に対応させた２２５個の表面温度に換算後、制御手段９は食品２自身の大きさや温度に対応する数値ｎ１、ｎ２あるいはｎ、Ｔｎを導出する。
【００２７】
次に、これらの数値にもとづいて食品２への加熱時間ｔ０を決定するので加熱完了時点での食品２の出来映えにバラツキがなくなる。特に非加熱時に表面温度を検出することで、初期温度検出手段８の出力信号にノイズが重畳しなくなり、かつ食品２の温度や調理室１内の雰囲気温度も安定するため初期温度検出手段８における温度検出の精度は向上するという効果がある。
【００２８】
また、開閉手段１０が、初期温度検出手段８による表面温度の非検出時には食品２が放射する輻射熱から初期温度検出手段８を遮断するので食品２の加熱によって食品２の一部が飛散したり、蒸気が発生しても初期温度検出手段８は汚れない。初期温度検出手段８近傍の雰囲気温度も急変せずにすむ。結果として温度検出の精度も低下しない。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施例を説明する。ブロック図では前記第１の実施例で示した図１と同様になるが、第１の実施例と異なるのは初期温度検出手段８が加熱手段５による食品２への加熱開始前後それぞれで１回づつ食品を含む多数の表面温度を非接触で検出する点と、制御手段９がこの初期温度検出手段８の２回にわたる出力の差によって食品への加熱時間を制御する点にある。他の構成は前記第１の実施例と同様なので説明を省略する。
【００３０】
本実施例における制御手段９の動作を図５フローチャートを用いて説明する。
【００３１】
まず、加熱手段５による食品２の加熱前に、ステップ５０１で開閉手段１０による可動遮蔽板の開放後、初期温度検出手段８によって１回目の温度測定を行う。ここで得られた２２５個の温度データをＴａ１、Ｔａ２、．．．Ｔａ２２５とする。次にステップ５０３で食品２への加熱をターンテーブル１周分の時間（例えば１０秒間）だけ行う。ターンテーブル１周分の時間を設けるのは、２回にわたり撮像するのは２次元熱画像の各画素の位置がずれないまま対応づけるためである。
【００３２】
ステップ５０４では初期温度検出手段８によって２回目の温度測定を行う。ここで得られた２２５個の温度データをＴｂ１、Ｔｂ２、．．．Ｔｂ２２５とする。２回の初期温度測定終了に伴い、ステップ５０５で開閉手段１０による可動遮蔽板の遮蔽を行うことで、初期温度検出手段８への汚れ付着や温度急変などを防止する。
【００３３】
ステップ５０６では２５５回カウンタｉを１にセットするとともに、２２５個のうち食品２の占める画素数に相当する数ｎと、ｎ個の食品２合計初期温度に相当する値Ｓを０クリアしておく。
【００３４】
ステップ５０７ではｉ＝１〜２２５において対応する画素どうしの温度変化量Ｔｂｉ−Ｔａｉが所定温度差Ｔｋ（Ｔｋは定数）を越えていればその画素には食品２が存在するとみなし、ステップ５０８でｎをインクリメントするとともにＳにＴｂｉを加算する。これをカウンタｉが２２５になるまで繰り返す（ステップ５０９、５１０）。ここで求められた数ｎは食品２の大きさに相当する数であり、さらにステップ５１１で算出するように食品２の平均温度ＴｎがＳ／ｎで示されることになる。
【００３５】
次に、ステップ５１２で以後の食品２への加熱時間ｔ０（秒）を、仕上げたい目標温度をＴｘ（例えば８０℃）として
ｔ０＝（Ｔｘ−Ｔｎ）＊ｎ＋Ｋｎ
ここでＫｎは定数
と決定する。ステップ５１３で食品２への加熱を継続し、ステップ５１４でｔ０（秒）経過した時点で食品２への加熱は終了する（ステップ５１５）。
【００３６】
ここではマイクロ波オン時の加熱制御量（加熱パワー）や加熱パターンを一定としたが、経過時間に従って逐次変更させてもよい。また、検出された２回の表面温度データＴａｉとＴｂｉ（ｉ＝１〜２２５）は各画素ごとに対応づけるものとしたが、例えば各２２５個のデータをそれぞれ高い温度から並べ変え同順位の温度データどうしで比較しても構わない。
【００３７】
上記構成において初期温度検出手段８が、加熱手段５による食品２への加熱開始前後で１回づつ食品２を含む２２５個の表面温度を非接触で検出することで、所定量の加熱に対する食品２の加熱具合（加熱速度）が測定される。制御手段９は、この食品２の加熱具合（加熱速度）に応じ食品２への加熱時間を制御するので加熱完了時点での食品の出来映えにバラツキがなくなる。
【００３８】
特に、加熱前後で表面温度を２回測定しその温度上昇の著しい画素のみを食品２として抽出しているので、加熱開始前に食品２と皿３、調理台４、調理室１底面との初期温度に差がなくても食品２の大きさや初期温度を正確に測定できる効果がある。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次の効果がある。
【００４０】
（１）食品の形状が小さい場合や複数の食品が点在している場合、調理台の端の方に置かれた場合、また調理台が回転するなどで食品位置が移動する場合にも対応して食品を含む多数の表面温度を検出し、さらに検出された表面温度から算出される食品の初期温度に従って加熱制御量あるいは加熱時間を制御するので加熱完了時点での食品の出来映えにバラツキのない自動調理ができる。
【００４１】
（２）開閉手段によって初期温度検出手段への汚れ付着や近傍の温度急変が防止されるので、検出される温度精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における調理装置のブロック図
【図２】同実施例において初期温度検出手段の測温領域を示す図
【図３】同実施例において検出された初期温度の分布を示すヒストグラムを示す図
【図４】同実施例において加熱手段が出力するマイクロ波の入切パターンを示す図
【図５】本発明の第２の実施例において制御手段の動作を説明するフローチャート
【図６】従来の調理装置のブロック図
【符号の説明】
２  食品
５  加熱手段
８  初期温度検出手段
９  制御手段
１０  開閉手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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