(57)【要約】【課題】加熱する食品の大きさを検出し、それに合わせて適切な範囲の温度分布を検出して、検知遅れなく過加熱を起こさない高周波加熱調理器を提供する。【解決手段】本発明の高周波加熱調理器は、検出制御手段１５は加熱初期には温度分布検出手段９を制御して検出できる最大範囲の温度分布を検出し、加熱途中からは温度分布検出手段９の検出温度に応じて必要な箇所だけの温度分布を検出するように温度検出範囲を狭めるので、検知遅れなく過加熱を起こすことのない高周波加熱装置を提供できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波発生手段と、前記高周波で加熱する食品を収納する加熱室と、前記加熱室内の温度分布を検出する温度分布検出手段と、前記温度分布検出手段の検出温度に基づいて前記高周波発生手段を制御する加熱制御手段と、前記温度分布検出手段の検出範囲を制御する検出制御手段を有し、前記検出制御手段は加熱初期には前記温度分布検出手段で検出できる最大範囲の温度分布を検出し、その後は前記温度分布検出手段の検出温度に応じて検出範囲を狭める高周波加熱装置。
【請求項２】
前記検出制御手段が、前記温度分布検出手段の検出した各温度から各検出箇所が食品か非食品かを判別する食品判別部を有し、食品と判別した箇所をすべて含む最小範囲を検出範囲とする請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項３】
前記検出制御手段が、加熱開始からの経過時間を計測するタイマー部を有し、前記タイマー部により所定時間を計測すると前記温度分布検出手段の検出する温度範囲を最大の検出範囲から狭める請求項１に記載の高周波加熱装置。
【請求項４】
前記検出制御手段が、前記温度分布検出手段の検出温度が加熱開始から所定温度変化すると前記温度分布検出手段の検出する温度範囲を最大の検出範囲から狭める請求項１に記載の高周波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波で加熱室内の食品を加熱し、特に加熱室内の温度分布を検出して加熱を制御する高周波加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
代表的な高周波加熱装置である電子レンジは、食品を直接的に加熱できるので、なべや釜を準備する必要がない簡便さでもって生活上の不可欠な機器になっている。加熱室内部の食品の温度を非接触で検出して、適切な温度にまで加熱すると自動的に停止することで更に簡便になっているものがある。
【０００３】
非接触の温度検出も、一点だけの温度を検出するのでなく、複数箇所の温度を検出するために、検出素子をモータなどで移動させるものもある。しかし、モータで移動させると移動に時間を要するので、移動中に適温になってしまうと検出が遅れて過加熱になってしまう場合もあり、特に小さい食品ではそれが課題となっていた。
【０００４】
その課題に対して、食品が小さいとき、例えばパンやおにぎりなどのメニューを使用者が選択したときには、モータの移動範囲を狭めて加熱室の中心だけの温度を検出して、移動による遅れを発生させないようにしている例もある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、メニューによって小さい食品か大きい食品かを分けることは無理があり、例えばパンやおにぎりでも複数個加熱するなら、加熱の負荷としては小さくはないし、煮物や焼き物などのおかずも一人分であれば加熱の負荷としては小さい。この区別を使用者が判断するのは難しい。
【０００７】
また、使用者は食品を加熱室の中央に置くとは限らない。モータの移動範囲を狭めた領域から外に食品を置いた場合には、仕上がりの検出が大きく遅れ、過加熱となってしまう恐れがある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、加熱する食品の大きさを検出し、それに合わせて適切な範囲の温度分布を検出して、検知遅れなく過加熱を起こさないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の高周波加熱装置は、高周波発生手段と、前記高周波で加熱する食品を収納する加熱室と、前記加熱室内の温度分布を検出する温度分布検出手段と、前記温度分布検出手段の検出温度に基づいて前記高周波発生手段を制御する加熱制御手段と、前記温度分布検出手段の検出範囲を制御する検出制御手段を有し、前記検出制御手段は加熱初期には前記温度分布検出手段で検出できる最大範囲の温度分布を検出し、その後は前記温度分布検出手段の検出温度に応じて検出範囲を狭める構成である。
【００１０】
この構成により、高周波発生手段が加熱室内の食品を加熱するときに、検出制御手段は
加熱初期には温度分布検出手段を制御して検出できる最大範囲の温度分布を検出し、加熱途中からは温度分布検出手段の検出温度に応じて必要な箇所だけの温度分布を検出するように温度検出範囲を狭める。加熱制御手段が食品の仕上がりを検出して高周波発生手段を制御するので、検知遅れなく過加熱を起こすことのない高周波加熱装置を提供できる。
【００１１】
また本発明の高周波加熱装置は、前記検出制御手段は前記温度分布検出手段の検出した各温度から各検出箇所が食品か非食品かを判別する食品判別部を有し、食品と判別した箇所をすべて含む最小範囲を検出範囲とする構成である。
【００１２】
この構成により、食品判別部が温度分布検出手段の検出した各検出箇所が食品か非食品かを判別し、食品と判別した箇所をすべて含む最小範囲を検出範囲とするように検出制御手段が温度分布検出手段の検出範囲を制御するので、検出の必要な箇所を全て含み、且つ不要なところを検出することはなく、検知遅れなく過加熱を起こすことのない高周波加熱装置を提供できる。
【００１３】
また本発明の高周波加熱装置は、前記検出制御手段は、加熱開始からの経過時間を計測するタイマー部を有し、前記タイマー部により所定時間を計測すると前記温度分布検出手段の検出する温度範囲を最大の検出範囲から狭める構成である。
【００１４】
この構成により、タイマー部が加熱開始から所定時間を計測すると検出範囲を狭めるので、加熱の終了を判定するときには必要な箇所だけの温度分布を検出することになり、検知遅れなく過加熱を起こすことのない高周波加熱装置を提供できる。
【００１５】
また本発明の高周波加熱装置は、前記検出制御手段は、前記温度分布検出手段の検出温度が加熱開始から所定温度変化すると前記温度分布検出手段の検出する温度範囲を最大の検出範囲から狭める構成である。
【００１６】
この構成により、加熱開始から検出温度が所定温度変化すると検出範囲を狭めるので、加熱の終了を判定するときには必要な箇所だけの温度分布を検出することになり、検知遅れなく過加熱を起こすことのない高周波加熱装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、加熱する食品の大きさを検出し、それに合わせて適切な範囲の温度分布を検出して、検知遅れなく過加熱を起こさないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１における高周波加熱装置の構成図
【図２】同実施の形態における温度分布検出手段の概略断面構成図
【図３】同実施の形態における温度分布検出手段の加熱室底面における温度検出箇所を示す図
【図４】同実施の形態における検出制御手段の詳細を示す構成図
【図５】同実施の形態における食品判別部の動作を説明するための温度検出箇所を示す図
【図６】同実施の形態における動作の流れを説明するフローチャート
【図７】本発明の実施の形態２における検出制御手段の詳細を示す構成図
【図８】同実施の形態における動作の流れを説明するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１９】
第１の発明は、高周波発生手段と、前記高周波で加熱する食品を収納する加熱室と、前記加熱室内の温度分布を検出する温度分布検出手段と、前記温度分布検出手段の検出温度
に基づいて前記高周波発生手段を制御する加熱制御手段と、前記温度分布検出手段の検出範囲を制御する検出制御手段を有し、前記検出制御手段は加熱初期には前記温度分布検出手段で検出できる最大範囲の温度分布を検出し、その後は前記温度分布検出手段の検出温度に応じて検出範囲を狭める構成である。
【００２０】
検出制御手段が、加熱初期には温度分布検出手段を制御して検出できる最大範囲の温度分布を検出し、加熱途中からは温度分布検出手段の検出温度に応じて必要な箇所だけの温度分布を検出するように温度検出範囲を狭めるので、検知遅れなく過加熱を起こすことのない高周波加熱装置を提供できる。
【００２１】
第２の発明は、前記検出制御手段は前記温度分布検出手段の検出した各温度から各検出箇所が食品か非食品かを判別する食品判別部を有し、食品と判別した箇所をすべて含む最小範囲を検出範囲とする構成である。
【００２２】
食品判別部が温度分布検出手段の検出した各検出箇所が食品か非食品かを判別し、食品と判別した箇所をすべて含む最小範囲を検出範囲とするように検出制御手段が温度分布検出手段の検出範囲を制御するので、検出の必要な箇所を全て含み、且つ不要なところを検出することはなく、検知遅れなく過加熱を起こすことのない高周波加熱装置を提供できる。
【００２３】
第３の発明は、前記検出制御手段は加熱開始からの経過時間を計測するタイマー部を有し、前記タイマー部により所定時間を計測すると前記温度分布検出手段の検出する温度範囲を最大の検出範囲から狭める構成である。
【００２４】
タイマー部が加熱開始から所定時間を計測すると検出範囲を狭めるので、加熱の終了を判定するときには必要な箇所だけの温度分布を検出することになり、検知遅れなく過加熱を起こすことのない高周波加熱装置を提供できる。
【００２５】
第４の発明は、前記検出制御手段は前記温度分布検出手段の検出温度が加熱開始から所定温度変化すると前記温度分布検出手段の検出する温度範囲を最大の検出範囲から狭める構成である。加熱開始から検出温度が所定温度変化すると検出範囲を狭めるので、加熱の終了を判定するときには必要な箇所だけの温度分布を検出することになり、検知遅れなく過加熱を起こすことのない高周波加熱装置を提供できる。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は本発明に係る代表的な高周波加熱装置である電子レンジ１の構成を示す正面から見た断面図である。
【００２７】
図１に示すように、電子レンジ１は、高周波発生手段であるマグネトロン２から放射されたマイクロ波を伝送する導波管３と、導波管３の上部に接続される加熱室４と、食品を載置するため加熱室４内に固定され、セラミックやガラスなどの低損失誘電材料からなるためにマイクロ波が容易に透過できる性質の載置台５と、加熱室４内の載置台５より下方に形成されるアンテナ空間６と、導波管３内のマイクロ波を加熱室４内に放射するため、導波管３からアンテナ空間６にわたり取り付けられた回転アンテナ７と、回転アンテナ７を回転駆動できる代表的な駆動手段としてのモータ８と、加熱室４内の温度分布を検出する温度分布検出手段である赤外線センサ９とを有する。
【００２８】
回転アンテナ７は、放射指向性を有する構成である。本実施の形態１の電子レンジ１は、回転アンテナ７の放射指向性の強い部位を所定の向きで停止することで食品の特定箇所を集中加熱することもできるし、またこの回転アンテナを回転し続けることで、全体を加
熱することも可能である。
【００２９】
また、回転アンテナ７は、導波管３とアンテナ空間６との境界面に設けられた略円形の結合孔１０を貫通する略円筒状の導電性材料から成る結合部１１と、結合部１１の上端にカシメや溶接などで電気的に接続されて一体化された導電性材料から成る放射部１２とを備える。また、回転アンテナ７は、結合部１１の中心が回転駆動の中心となるようにモータ８のシャフト１３に嵌合された構成としている。
【００３０】
加熱制御手段１４は、赤外線センサ９の検出信号により、マグネトロン２の制御を行う。１５は検出制御手段であり、赤外線センサ９による温度分布検出の検出範囲を制御する。
【００３１】
次に、図２を参照して、本実施の形態１の電子レンジ１が備える温度分布検出手段である赤外線センサ９について説明する。この赤外線センサ９は、基板１６上に一列に並んで設けられた複数の赤外線検出素子１７と、基板１６全体を収納するケース１８と、ケース１８を赤外線検出素子１７が並んでいる方向と垂直に交わる方向に移動させるステッピングモータ１９とを備えるものである。
【００３２】
基板１６上には、赤外線検出素子１７を封入する金属製のカン２０と、赤外線検出素子の動作を処理する電子回路２１とが設けられている。カン２０には赤外線が通過するレンズ２２が設けられている。ケース１８には、赤外線を通過させる赤外線通過孔２３と、電子回路２１からのリード線を通過させる孔２４とが設けられている。
【００３３】
この構成により、ステッピングモータ１９が回転運動することで、ケース１８を、赤外線検出素子１７が一列に並んでいる方向とは垂直方向に移動させることができる。
【００３４】
図３は、図１中のＡ−Ａ’断面における赤外線温度検出スポットを説明する図である。ドア２５は加熱室４を開閉する。図に示すように、本実施の形態１の電子レンジ１は、赤外線センサ９のステッピングモータ１９が往復回転動作することにより、載置台５上のほぼ全ての領域の温度分布を検出することができるものである。
【００３５】
具体的には、例えば、まず図３中のＡ１〜Ａ８の領域の温度分布を、赤外線センサ９が有する一列に並んだ赤外線検出素子１７が同時に検出する。次に、ステッピングモータ１９が回転動作しケース１８が移動するとき、赤外線検出素子１７がＢ１〜Ｂ８の領域の温度分布を検出する。さらに、ステッピングモータ１９が回転動作してケース１８が移動するとき、赤外線検出素子１７がＣ１〜Ｃ８の領域の温度分布を検出し、同様に、Ｄ１〜Ｄ８、Ｅ１〜Ｅ８、Ｆ１〜Ｆ８、Ｇ１〜Ｇ８、Ｉ１〜Ｉ８の領域の温度分布が検出される。
【００３６】
上述の動作に続けて、ステッピングモータ１９が逆回転することで、Ｉ１〜Ｉ８の領域側から、Ｇ１〜Ｇ８、・・・Ｂ１〜Ｂ８、Ａ１〜Ａ８の順に、温度分布を検出する。赤外線センサ９は、以上の動作を繰り返すことで、載置台５上の全体の温度分布を逐次検出することができる。
【００３７】
次に、図４を参照して、制御手段２６の概略構成を説明する。制御手段２６は、赤外線センサ９によりマグネトロン２を制御する加熱制御手段１４と、赤外線センサ９の温度分布検出範囲を制御する検出制御手段１５を有し、検出制御手段１５は赤外線センサ９が温度検出する各検出箇所が食品か非食品かを判別する食品判別部２７を有する構成で、マイクロコンピュータを含む電子回路により実現している。
【００３８】
食品判定部２７は、冷凍食品であることを判定する食品Ａポイント判定部２８と、常温
食品であることを判定する食品Ｂポイント判定部２９とを有する。また加熱開始初期の温度分布を記憶する初期温度分布記憶部３０を有する。
【００３９】
冷凍食品かどうかを判定する食品Ａポイント判定部２８は加熱開始初期の温度分布を検出し、そのときに予め定めた冷凍判定温度（例えば０℃）より低温の箇所は食品と判定する。
【００４０】
常温食品であることを判定する食品Ｂポイント判定部２９は、検出した温度分布と初期温度分布記憶部３０で記憶している初期温度分布との差を算出し、その差に基づき食品かどうかを判定する。
【００４１】
これは温度を検出した領域が、食品を載せる載置台であるのか又は加熱対象である食品であるのかを判定するのであるが、載置台はマイクロ波を透過してほとんど温度上昇しないが、食品はマイクロ波を吸収して温度上昇しやすい、その特性の違いにより判別する。
【００４２】
加熱制御手段１４は、例えば、食品判別部２７で食品と判別した箇所のうち最高温度が予め設定された設定温度を超えるときに加熱処理を終了すると判定する判定条件や、食品と判別した箇所の平均温度が設定温度を越えるときに加熱処理を終了する判定条件や、また、食品と判別した箇所の最高温度が所定温度に到達するのに要する時間を測定し、その要した時間の一定の割合（例えば５０％）を追加加熱時間として加熱処理し、その後追加加熱時間が終了したときに加熱処理を終了するような判定条件や、またはそれらの組み合わせの構成等により、マグネトロン２を制御する。
【００４３】
検出制御手段１５は前記食品判別部２７の他に、赤外線センサ９の温度検出範囲を図３に示す全ての範囲とするようにステッピングモータ９を制御する全範囲検出制御部３１と、赤外線センサ９の温度検出範囲を食品判別部２７の出力に基づき食品と判別した箇所を含む最小の範囲とする限定範囲検出制御部３２と、ステッピングモータ９の制御を加熱開始初期は全範囲検出制御部３１として途中から限定範囲検出制御部３２に切り替える切換え部３３と、加熱開始初期からの経過時間をカウントし所定時間経過すると切換え部３３に切換え信号を出力するタイマー部３４を含むものである。
【００４４】
限定範囲検出制御部３２の動作について説明する。図５は食品判別部２７による食品判別の結果、食品として判別された部分を斜線で示している。これは、食品が例えば茶碗に１杯のご飯（約１５０ｇ）のような小さい場合であって、食品として判別したのはＤ４、Ｄ５、Ｅ４、Ｅ５の４箇所である。そうすると限定範囲検出制御部は、最もドア２５に近い側の食品箇所はＤの列であり、最もドア２５から遠い側の食品箇所はＥの列であることが認識できる。したがって、Ｄ１〜Ｄ８の検出とＥ１〜Ｅ８の検出を往復するようにステッピングモータ１９を制御すれば、食品箇所を全て含むように最小の検出範囲とすることができる。このように食品と判別した箇所のうち最もドアに近い側の列から最もドアから遠い側の列までの往復するようにステッピングモータ１９を制御する。
【００４５】
次に、本実施の形態１の制御手段２６の動作について図６のフローチャートを参照して説明する。加熱を開始すると、まず全範囲検出制御部３１により赤外線センサ９を最大の駆動範囲Ａ〜Ｆ列で往復駆動する（Ｓ１）。そして赤外線センサ９により初期の温度分布、即ち各温度検出箇所の初期温度Ｔ０を検出する（Ｓ２）。次に食品Ａポイント判定部２８が各検出箇所の初期温度Ｔ０が所定温度ＴＡより低いかどうかを判定することで冷凍食品かどうかを判定する（Ｓ３）。すなわち冷凍判定温度（例えば０℃）より低い箇所は、庫内載置台ではなく冷凍食品が載置されていると判断して食品Ａポイントと判定する。
【００４６】
次に赤外線センサ９により温度分布、即ち各温度検出箇所の温度を検出する（Ｓ４）。
そしてこの検出した温度により加熱制御手段１４が加熱終了の判定を行い（Ｓ５）、加熱終了するのであれば、マグネトロン２を停止して加熱を終了する。
【００４７】
加熱終了しないのであれば、タイマー部３４で加熱開始からカウントした経過時間が予め定めた所定時間（例えば３０秒）を経過したかどうか判断する（Ｓ６）。まだ経過していなければＳ４に戻って各温度検出箇所の温度を検出し前記動作を繰り返す。所定時間を経過すると、食品Ｂポイント判定を行う（Ｓ７）。
【００４８】
食品Ｂポイント判定は食品Ｂポイント判定部２９により、常温の食品を判定するもので、Ｓ４で検出した温度ＴとＳ２で検出した初期温度Ｔ０との差を算出し、更に経過時間ｔで除算することで、単位時間当たりの温度上昇率を算出する。この算出値が予め設定した温度上昇率ΔＴＢより大きければ、その温度検出箇所は常温の食品であると判定する。
【００４９】
ここで切換え部３３により全範囲検出制御部３１から限定範囲検出制御部３２に制御を切り替える。そして食品と判定した箇所に基づき限定範囲検出制御部３２が赤外線センサ９による温度分布の検出範囲を決める。
【００５０】
それは食品と判定した箇所のうち最もドアに近い側にある箇所の列をＸ列とし、ドアから最も遠い側にある箇所の列をＹ列とする（Ｓ８）。そして限定範囲検出制御部はステッピングモータ１９を制御して赤外線センサ９をＸ列〜Ｙ列の範囲で駆動する。
【００５１】
次に赤外線センサ９により温度分布を検出する（Ｓ１０）。この検出した温度により加熱制御手段１４が加熱終了の判定を行い（Ｓ１１）、加熱終了するのであれば、マグネトロン２を停止して加熱を終了する。加熱終了しないのであればＳ１０に戻って温度分布の検出を行い、前記動作を繰り返す。
【００５２】
この動作により、加熱終了時点で温度分布を検出するときには、赤外線センサ９はＸ列〜Ｙ列の範囲でのみ駆動するので、駆動範囲を必要最小限に狭めることができて、検知遅れによる過加熱を発生させることなく、適切な加熱を行うことができるのである。
【００５３】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２について、制御手段の概略構成を示す図７に基づいて説明する。図７において、実施の形態１を説明した図４と同じ機能を有する部品には同一記号を付し、説明を省略する。
【００５４】
実施の形態２において、実施の形態１と異なるところは、タイマー部３４がない点である。即ち、全範囲検出制御部３１から限定範囲検出制御部３２に切り換える切換え部３３は赤外線センサ９の信号に基づいて、食品の加熱の進行状況によって切り換える。
【００５５】
例えば赤外線センサ９で検出する各温度検出箇所の温度のうち初期温度からの温度変化が最大である最大値が所定値に達すれば、そのときに全範囲検出制御部３１から限定範囲検出制御部３２に切り換えるのである。
【００５６】
そのときの、制御手段２６の動作の流れについて、図８のフローチャートに基づいて説明する。Ｓ１〜Ｓ５については、実施の形態１と同じ処理を行っていて説明を省略する。Ｓ５においてまだ加熱終了ではないと判定したときには、赤外線センサ９で検出した各箇所の検出温度Ｔと初期に検出した各箇所の検出温度Ｔ０との差デルタＴをそれぞれ算出し、その中から最大値ΔＴｍａｘを抽出する（Ｓ１２）。
【００５７】
次にその最大値ΔＴｍａｘが予め定めた温度差ΔＴＣ（例えば２０Ｋ）より大きいかど
うかを判定する（Ｓ１３）。大きくなければＳ４に戻って、温度分布検出から前記動作を繰り返す。
【００５８】
大きい場合には、ここで食品Ｂポイント判定部２９が、各温度検出箇所が食品かどうかを判定する（Ｓ１４）。その判定は、各検出箇所の検出温度Ｔと、初期の検出温度Ｔ０との温度差が最大の温度差ΔＴｍａｘに対して所定の比率α（例えば５０％）を乗じた値と比較して、大きければ食品、大きくなければ非食品というように判別する。
【００５９】
食品と判別した箇所のうち最もドアに近い箇所の列をＸ列、最も遠い箇所の列をＹ列として（Ｓ８）以降は、実施の形態１と同じ動作であり、説明を省略する。
【００６０】
本実施の形態２によれば、一定以上の温度上昇があったところで食品判別を実施するので、食品の判別が大きさに左右されにくく精度が高い。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明は、加熱する食品の大きさを検出し、それに合わせて適切な範囲の温度分布を検出するように検出範囲を制御するので、温度を検出しながら加熱制御する調理器に適用できるほか、調理器の分野に限らず温度管理しながら加熱する機器に適用することができるものである。
【符号の説明】
【００６２】
１  電子レンジ（高周波加熱装置）
２  マグネトロン（高周波発生手段）
４  加熱室
９  赤外線センサ（温度分布検出手段）
１４  加熱制御手段
１５  検出制御手段
２７  食品判別部
【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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【図７】
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【図８】
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