(57)【要約】【課題】赤外線センサを使用し食品表面温度を検出する場合、コストアップすること無く、加熱庫の底面温度による誤検出を低減すると共に、使用者に対し加熱庫内温度による使用制限をなくす高周波加熱装置を提供する。【解決手段】加熱庫２内の定められた範囲の温度を検出できるよう表面温度検出部３を制御する可動部４と、この可動部４の動作制御、及び食品１の加熱制御を行う制御部５を備えた高周波加熱装置において、加熱開始から一定時間ｔｓｔａ内における食品１の温度データの最大値と最小値から、食品１の初期温度と加熱庫２の初期底面温度を推定し、その結果に基づいて、所定の食品１の仕上がり温度の判定値と比較するデータを、加熱庫２の定められた範囲内を移動する間に検出される食品１の温度データの最大値または最小値とするかを選択する選択手段を制御部５に備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
食品（１）を収納する加熱庫（２）と、この加熱庫（２）の壁面外側に配置され、加熱庫（２）内の食品（１）の表面温度を非接触で検出する表面温度検出部（３）と、前記加熱庫（２）内の定められた範囲の温度を検出できるよう前記表面温度検出部（３）を動作させる可動部（４）と、この可動部（４）の動作制御、および食品（１）の加熱制御を行う制御部（５）を有する高周波加熱装置において、加熱開始から一定時間（ｔｓｔａ）内における食品（１）の温度データの最大値と最小値から、食品（１）の初期温度と加熱庫（２）の初期底面温度を推定し、その結果に基づいて、所定の食品（１）の仕上がり温度の判定値と比較するデータを、加熱庫（２）の定められた範囲内を移動する間に検出される食品（１）の温度データの最大値または最小値とするかを選択する選択手段を制御部（５）に備えることを特徴とする高周波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触にて表面温度検出部により食品温度を検出し、食品を適温に仕上げる高周波加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００１−１６５４４４号公報
【特許文献２】特開２００２−１６８４５７号公報
従来、この種の高周波加熱装置では、食品の表面温度検出手段として赤外線センサが一般的に用いられている。また、近年においては、食品を搭載する回転台を備えず、加熱庫内の底面が平面状に構成するもの（以下、ターンテーブルレス方式と呼ぶ）が多く生産されている。これにより、食品の搭載位置が広がり、より、赤外線センサによる食品温度の検出精度が求められている。
【０００３】
このために、特開２００１−１６５４４４号公報などに示されるように、一つの赤外線センサにより加熱庫内奥行き方向および幅方向に走査させ、食品位置を検出し、その位置での赤外線センサの検出値が所定の値に達した時点で加熱時間を決定する手段や、特開２００２−１６８４５７号公報などに示されるように、複数の赤外線センサにより加熱庫内の一定方向で反復走査させ、その間の最大温度を検出して所定の値と比較し加熱時間を決定するものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術のいずれの手段においても、基本的には、一定時間加熱することによって食品温度が上昇し、一番高い温度の部分を食品として認識することが前提とされる。
【０００５】
しかし、ターンテーブルレス方式の高周波加熱装置では、加熱庫の底面方向から電波を給電するものが多く、底面には電波が透過可能なセラミックガラスが使用されるため、その熱容量が問題となり、セラミックガラスの温度が食品位置の検出や加熱時間の決定に影響を及ぼす可能性が高い。
【０００６】
従って、食品温度を正確に捉えるためには、個々の赤外線センサの検出エリアを小さくし、食品以外の温度の影響を小さくすることが有効であるが、加熱庫の底面温度が食品位置や加熱時間を決定する検出値に近い場合の効力はなく、牛乳などの比較的低温に仕上げるものの加熱に際して、食品以外の温度を検出してしまう誤検出が発生するという問題があった。
【０００７】
これに対し、加熱庫内の温度を検出し使用を制限する手段や、別のセンサにより加熱庫の底面温度を検出し、使用を制限する手段があるが、前者では検出部の熱容量の違いによる加熱庫の温度と底面温度の相違が生じること、後者では専用のセンサを使用することによるコストアップすることなどの問題があると共に、いずれの方式も使用者に使用の制限を強要するものであり、使い勝手を損なうという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の問題を解決するために、食品を収納する加熱庫と、この加熱庫の壁面外側に配置され、加熱庫内の食品の表面温度を非接触で検出する表面温度検出部と、前記加熱庫内の定められた範囲の温度を検出できるよう前記表面温度検出部を動作させる可動部と、この可動部の動作制御、および食品の加熱制御を行う制御部を有する高周波加熱装置において、加熱開始から一定時間内における食品の温度データの最大値と最小値から、食品の初期温度と加熱庫の初期底面温度を推定し、その結果に基づいて、所定の食品の仕上がり温度の判定値と比較するデータを、加熱庫の定められた範囲内を移動する間に検出される食品の温度データの最大値または最小値とするかを選択する選択手段を制御部に備えたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を説明する。
【００１０】
図１は本発明の高周波加熱装置のシステム概略図で、１は食品である。２は食品１を収納する加熱庫である。３は表面温度検出部で、加熱庫２の壁面外側に配置され、加熱庫２内の食品１の表面温度を非接触で検出するものである。
【００１１】
４は加熱庫２の底面部の定められた範囲を表面温度検出部３にて検出できるよう表面温度検出部３を反復動作させる可動部である。５は制御部で、可動部４の動作を制御したり、表面温度検出部３から得られる電圧をＡ／Ｄ変換し、そのＡ／Ｄ変換された食品１の温度データと所定の食品１の仕上がり温度の判定値を比較し、食品１の加熱時間を決定したりするところである。
【００１２】
なお、本実施例では、表面温度検出部３は図２で示すように素子Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３およびＥ４からなる４素子で構成されている。また、素子Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３およびＥ４の温度検出範囲は図１に示すように素子Ｅ１はｅ１の範囲、素子Ｅ２はｅ２の範囲、素子Ｅ３はｅ３の範囲、そして素子Ｅ４はｅ４の範囲などと幅方向の範囲ｘの温度検出を同時に行う。
【００１３】
また、前記可動部４は前記表面温度検出部３の検出エリアが図１の奥行き方向ｙで示すような加熱庫２の手前の片端からの奥の相対する片端間を反復移動動作する。
【００１４】
次に、上記にて構成された本発明の動作について説明する。
【００１５】
図３は本発明の動作モード決定のフローチャートで、図４から図７までは表面温度検出部３（以下赤外線センサ３と称す）の出力波形例であり、これらに基づき制御方式を説明する。
【００１６】
本制御方式では、加熱が始まるとタイマーｔ（図示せず）がカウントダウンし、最初に加熱開始直後の一定時間ｔｓｔａの間に検出される赤外線センサ３の各素子Ｅ１〜Ｅ４の各々の出力の最大値Ｅ１ｍａｘ〜Ｅ４ｍａｘと、最小値Ｅ１ｍｉｎ〜Ｅ４ｍｉｎを求める。
【００１７】
この時、一定時間ｔｓｔａは赤外線センサ３の各素子Ｅ１〜Ｅ４の最大値と最小値を食品１の温度と加熱庫２の底面温度に切り分けるために必要な時間であり、少なくとも、加熱庫２の手前から奥まで赤外線センサ３が走査する時間ｔａまたは、加熱庫２の奥から手前まで走査する時間ｔｂ（通常ｔａ＝ｔｂ）の整数倍であることが望ましい。
【００１８】
次に、検出した赤外線センサ３の各素子Ｅ１〜Ｅ４の出力の最大値Ｅ１ｍａｘ〜Ｅ４ｍａｘと最小値Ｅ１ｍｉｎ〜Ｅ４ｍｉｎによる、食品１の温度と加熱庫２の底面温度の推定手段について図４から図７を用いて説明する。これらの図は、本発明の一実施例の構成における、加熱庫２の底面温度および食品１の初温が異なる場合の赤外線センサ３の各素子Ｅ１〜Ｅ４の出力波形である。
【００１９】
図４は食品１の温度が低温（８℃）で、加熱庫２の底面温度が常温（２０℃）の場合、図５は食品１の温度が低温（８℃）で、加熱庫２の底面温度が高温（４０℃）の場合、図６は食品１の温度が低温（８℃）で、加熱庫２の底面温度も低温（８℃）の場合、図７は食品１の温度が高温（４０℃）で、加熱庫２の底面温度が常温（２０℃）の場合を示している。
【００２０】
これらの図から分かるように、食品１が中央にある場合、赤外線センサ３の素子Ｅ２および素子Ｅ３が食品１を捕らえており、赤外線センサ３の素子Ｅ１、Ｅ４は加熱庫２の底面温度を捕らえている。図４と図５は一定時間ｔｓｔａにおいて、加熱庫２の底面温度より食品１の温度が低く、赤外線センサ３の出力の最大値は素子Ｅ１〜Ｅ４とも加熱庫２の底面温度の検出値であり、各素子Ｅ１〜Ｅ４ほぼ同一の値となる。
【００２１】
一方図６と図７は一定時間ｔｓｔａにおいて、加熱庫２の底面温度より食品１の温度が高く、赤外線センサ３の出力の最大値は素子Ｅ２、Ｅ３が食品１の位置に達した点である。つまり、一定時間ｔｓｔａにおいて、赤外線センサ３の各素子Ｅ１〜Ｅ４の出力の最大値Ｅ１ｍａｘ〜Ｅ４ｍａｘと、その中の最大値Ｅｍａｘとの各々の差ΔＥ１〜ΔＥ４が何れも小さい（または等しい）場合、最大値Ｅｍａｘは加熱庫２の底面温度、最小値Ｅｍｉｎは食品１の温度であり、ΔＥ１〜ΔＥ４の一つでも差が大きい場合、最大値Ｅｍａｘは食品１の温度、最小値Ｅｍｉｎは加熱庫２の底面温度であると推定できる。
【００２２】
これにより食品１の状態と、加熱庫２の状態を把握することができ、それに応じた赤外線検出手段および加熱時間決定手段とすればよい。
【００２３】
次に赤外線検出手段および加熱時間決定手段について説明する。
【００２４】
図４から図７において、判定値を９５とし、赤外線センサ３の出力がそれに達した時点で加熱を終了するシステムとした時に、すべての最大値を食品１の温度として扱うと、図４と図６においては同様の加熱時間となるが、図５と図７の場合は半分以下の加熱時間となってしまう。但し、図７の状態は食品１の初期温度が高いため加熱時間が短いのは適当であるが、図５だけは明らかに加熱不足となる。
【００２５】
これを改善するためには図５の状態を判定する必要が有り、加熱開始後の一定時間ｔｓｔａ経過した時点での加熱庫２の底面温度を判定し、この値が所定値Ｓｂ以上の場合、図５の状態であると判定する。
【００２６】
所定値Ｓｂは、加熱時間を決定する判定値（本例では９５）より低めに設定するが、負荷特性に影響を受けるため、食品１の初温に関連付けし、演算または条件分けにより定めることが望ましい。
【００２７】
また、図５の状態と判定された場合、加熱中の食品１の温度は、下方に突出した点であることから、加熱庫２の手前から奥まで赤外線センサ３が走査する時間ｔａおよび加熱庫２の奥から手前まで走査する時間ｔｂの時間内の最小値を検出し、これを判定値と比較することで、他の状態と同等の検出結果を得ることができる。
【００２８】
以上をまとめると、本発明では、加熱開始直後の一定時間ｔｓｔａの間に検出される赤外線センサ３出力の最大値と最小値から加熱庫２の底面温度と食品１の温度を判定し、かつ最大値から２つの動作モードを選択する。
【００２９】
動作モードは、所定値Ｓｂに対する最大値の大小関係から決定し、諸定値Ｓｂ未満の場合を動作モード１、所定値Ｓｂ以上の場合を動作モード２とする。
【００３０】
動作モード選択後、赤外線センサ３が加熱庫２の手前から奥まで走査する時間ｔａ（またはその逆の走査時間ｔｂ）毎に検出された赤外線センサ３の各素子Ｅ１〜Ｅ４の出力の最大値と最小値を抜粋し、動作モード１の場合は最大値を食品１の温度と、動作モード２の場合は最小値を食品１の温度とし、この値と判定値を比較し加熱時間を決定する。
【００３１】
なお、一定時間ｔｓｔａは時間ｔａ（または時間ｔｂ）の整数倍であると記したが、動作モード１、２により検出値に生じる誤差を軽減するため２倍以下の整数倍とすることが望ましい。また、時間ｔａ周期で加熱時間を決定することになるため、時間ｔａ、つまり赤外線センサ３を走査させる時間は、できるだけ短くすることが必要となる。
【００３２】
なお、本発明の実施例では赤外線センサ３の素子ＥはＥ１〜Ｅ４としたが、加熱庫２の形状用により素子Ｅの数を３とか６にする場合もあり、素子Ｅの数は限定するものではない。
【００３３】
以上のことから、加熱庫２内の温度、特に底面温度が高い場合でも使用することが可能となり、通常温度と同等の結果を得られることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、食品を収納する加熱庫と、この加熱庫の壁面外側に配置され、加熱庫内の食品の表面温度を非接触で検出する表面温度検出部と、前記加熱庫内の定められた範囲の温度を検出できるよう前記表面温度検出部を動作させる可動部と、この可動部の動作制御、および食品の加熱制御を行う制御部を有する高周波加熱装置において、加熱開始から一定時間内における食品の温度データの最大値と最小値から、食品の初期温度と加熱庫の初期底面温度を推定し、その結果に基づいて、所定の食品の仕上がり温度の判定値と比較するデータを、加熱庫の定められた範囲内を移動する間に検出される食品の温度データの最大値または最小値とするかを選択する選択手段を制御部に備えたことにより、食品温度を赤外線センサの検出値の最大値と限定せずに判定をおこなうため、コストアップすること無く加熱庫の底面温度による誤検出を低減すると共に、使用者に対し加熱庫内温度による使用制限をなくすなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるシステムの概略図である。
【図２】本発明の一実施例における赤外線センサの素子の配列の図である。
【図３】本発明の一実施例における動作モード決定のフローチャートである。
【図４】本発明の一実施例における食品温度が８℃、加熱庫の底面温度が２０℃の場合の赤外線センサの出力波形の図である。
【図５】本発明の一実施例における食品温度が８℃、加熱庫の底面温度が４０℃の場合の赤外線センサの出力波形の図である。
【図６】本発明の一実施例における食品温度が８℃、加熱庫の底面温度が８℃の場合の赤外線センサの出力波形の図である。
【図７】本発明の一実施例における食品温度が４０℃、加熱庫の底面温度が２０℃の場合の赤外線センサの出力波形の図である。
【符号の説明】
１・・・食品
２・・・加熱庫
３・・・表面温度検出部
４・・・可動部
５・・・制御部
【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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