(57)【要約】  本発明は、物体の少なくとも１つの物性値を判定する方法に関し、物体の内部で時間的に変化する温度領域を生成するステップと、物体内で第１の複数の測定値を検出し、第１の測定値は第１の位置における少なくとも１つの第１の温度値と、前記第１の位置から離れた第２の位置における少なくとも１つの第２の温度値とを含むステップと、第１の測定値に基づいて物性値を判定するステップとを含むことを特徴とする。
2006529024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の内部で時間的に変化する温度領域を生成するステップと、
物体内で第１の複数の測定値を検出し、第１の測定値は第１の位置における少なくとも１つの第１の温度値と、前記第１の位置から離れた第２の位置における少なくとも１つの第２の温度値とを含むステップと、
第１の測定値に基づいて物性値を判定するステップと、
を含むことを特徴とする、物体における少なくとも１つの物性値を判定する方法。
【請求項２】
時間的に変化する温度領域を生成するために物体に第３の位置で事前設定された熱量が供給され、および／または奪われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
熱量の供給および／または奪取が周期的に行われ、特に物体に熱の供給と奪取が交互に行われることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
時間的に変化する温度領域を生成するために第３の位置で事前設定された温度の上昇が生起されることを特徴とする、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
第１または第２の位置が第３の位置と同一であることを特徴とする、請求項２から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
第１の測定値によって、時間的に変化する温度領域により引き起こされる第１および第２の位置での少なくとも１つの温度波の振幅特性および／または位相位置が判定されることを特徴とする、前記請求項のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
感度、特に弾性感度、温度伝導率、および／または固有の熱伝導率が第１の物性値として、特に熱伝導モデルおよび／またはフーリエ変換アルゴリズムを用いて判定されることを特徴とする、前記請求項のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
水分値などの熱力学的な物性値、電気伝導率などの電気的な物性値、弾性定数などの弾性的な物性値、および／または光散乱能力値などの光学的な物性値から選択された少なくとも１つの第２の測定値が物体の内部および／または表面で記録されることを特徴とする、前記請求項のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
物体として加熱調理品が選択されることを特徴とする、前記請求項のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
第１の物性値および／または第２の測定値によって少なくとも１つの第２の物性値が判定され、特に加熱推移予測を作成するため、および／または加熱調理プロセスなどのプロセスの推移を制御するために、第２の物性値は特に加熱調理品の種類などの物質種別から選択され、および／または少なくとも１つの物質の固有量から選択され、例えば加熱調理品の中心温度、加熱調理品の幾何学形状、加熱調理品の密度、加熱調理品の熟成度、加熱調理品のｐＨ値、加熱調理品のコンシステンシー、加熱調理品の保存状態、加熱調理品の焦げ色、加熱調理品の硬皮形成、加熱調理品のビタミン分解、加熱調理品内での発ガン性物質の発生、プロセスの終了時点、および／またはプロセス中のエネルギー消費量から選択されることを特徴とする、前記請求項のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
第２の物性値は、第１の物性値および／または第２の測定値の時間的推移の外挿法または反復法によって判定され、および／または第１の物性値および／または第２の測定値を少なくとも一時的に記憶された参照値と比較することによって判定されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも１つの参照値が、時間的に変化する温度領域の生成の前、途中、および／または後で少なくとも一時的に記憶されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
特に加熱調理室内の温度推移、含水量、および／または空気運動の調節によって特に加熱調理経過を制御するために、および／または事前設定された加熱調理結果を達成するために、第１および／または第２の測定値、および／または第１および／または第２の物性値が、少なくとも１つの熱流源、加熱調理室と相互作用のある少なくとも１つの加熱部材および／または冷却部材、少なくとも１つの送風機、加熱調理室に水分を導入する少なくとも１つの装置、および／または加熱調理室から水分を排出する少なくとも１つの装置に対する、少なくとも１つの制御装置に供給されることを特徴とする、前記請求項のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
第１および／または第２の測定値が、加熱調理品へ少なくとも部分的に差込可能な加熱調理プロセスプローブによって検出され、および／または時間的に変化する温度領域が、前記加熱調理プロセスプローブに含まれる少なくとも１つの熱流源によって生成されることを特徴とする、前記請求項のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
特に握り（５）によって加熱調理品へ少なくとも部分的に挿入可能な少なくとも１つの軸部（３，３’）を含む、前記請求項のうちいずれか１項に記載の方法で使用可能な特に加熱調理プロセスプローブ（１，１’）の形態の装置であって、前記軸部（３，３’）は前記第１の位置に対応する第１の部位に配置された少なくとも１つの第１の温度センサ（１７，１７’）と、前記第２の位置に対応する第２の部位に配置された少なくとも１つの第２の温度センサ（１９，１９’）と、前記第３の位置に対応する第３の部位に配置された少なくとも１つの熱流源（２３，２３’）とを含む装置。
【請求項１６】
第１、第２、および／または第３の部位の間の間隔（Ｘ，Ｙ）が、時間的に変化する温度領域によって加熱調理品の内部で引き起こされる温度波の幾何学的な長さよりも短いことを特徴とする、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
第１、第２、および／または第３の部位の間の熱伝導性を前記軸部（３，３’）にわたって少なくとも部分的に低下させてあり、特に、第１、第２、および／または第３の部位の間の前記軸部（３，３’）の一領域（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）が、加熱調理品よりも熱伝導性の低い材料を少なくとも部分的に含むことを特徴とする、請求項１５または１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記軸部（３）がフォーク状の自由端（７）を有していて、前記第１の部位はフォークの第１の歯（１３）に配置されていて、前記第２の部位はフォークの第２の歯（１５）に配置されていることを特徴とする、請求項１５から１７までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記第３の部位が前記フォークの第１、第２、および／または第３の歯（１３）に配置されていることを特徴とする、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記熱流源（２３，２３’）が、流体熱エネルギーを供給する少なくとも１つの装置を例えば電気加熱装置の形態で、および／または特に燃焼ガス、空気、水、および／またはその他の形態の加熱流体を誘導する装置の形態で含んでいて、および／または熱エネルギーを排出する装置（２７，２７’）を例えば少なくとも１つのペルティエ素子の形態で、および／または特に空気、水、窒素および／またはその他の形態の冷却流体を誘導する装置の形態で含むことを特徴とする、請求項１５から１９までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記装置と作用接続された、特に前記装置に含まれた、第２の測定値を記録するための少なくとも１つのセンサユニットを備えていることを特徴とする、請求項１５から２０までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
前記装置と接続可能な、特に食料品を製造、準備、および／または加熱調理するための加熱調理器に含まれた、少なくとも１つの評価・制御・および／または調節ユニットが設けられていてよく、この評価・制御・および／または調節ユニットは記憶ユニットと接続可能であることを特徴とする、請求項１５から２１までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２３】
前記装置が加熱調理器の一体化された構成要素として、または携帯型の器具として製作されていることを特徴とする、請求項１５から２２までのいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体における少なくとも１つの物性値を判定する方法に関し、ならびに、本発明の方法で使用可能な装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加熱調理プロセスを制御する当分野に属する方法、およびそのために使用可能な加熱調理プロセスプローブが、特許文献１から公知である。この方法では、加熱調理品の内部のさまざまな差込深さにおける複数の温度値、特に４種類の温度値と、加熱調理品の外部、特に加熱調理品表面における少なくとも１つの別の温度値とが、加熱調理プロセスプローブを通じて記録され、加熱調理プロセス制御のために利用されることが意図される。この公知の方法の要諦は、たとえ加熱調理プロセスプローブの位置決めが正確でなくても、加熱調理品で加熱調理プロセスプローブによって検出された温度値の熱速度すなわち時間推移に基づいて、加熱調理品の中心温度を正確に判定できるということにある。さらに特許文献２では、水分値、水分差の値、および／または気体の運動についての値といった他の環境変数も検出可能であり、これらの環境変数を用いて、加熱調理品の種類および／または加熱調理品の熱伝導率といった加熱調理品の固有量が、特に加熱調理プロセスプローブで検出された値の外挿法または反復法により判定されることが意図されている。このような方法、およびこの方法を実施するために使用可能な加熱調理プロセスプローブは、基本的には成果が実証されている。しかし、熱伝導率や加熱調理品の種類の判定にはまだ改善の必要があることが判明している。その理由は特に、外部から管理不能な形で加熱調理品に達する温度変動が、このような加熱調理品の固有量の十分に正確な判定が損なわれるような形で、測定値に影響を及ぼす可能性があることにある。
【０００３】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第１９９４５０２１号明細書
【特許文献２】ドイツ特許出願公開第１９９９５０２１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって本発明の課題は、当分野に属する方法およびこの方法を実施するために使用可能な装置をさらに改善して、従来技術の欠点が克服されるようにし、特に、加熱調理品の外部からの影響を低減させ、もしくは実質的になくして、加熱調理品の固有量等の物性値の簡単かつ正確な判定が可能となるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
方法に関わるこの課題は、本発明によれば、次のステップによって解決される。物体の内部で時間的に変化する温度領域を生成し、物体内で第１の複数の測定値を検出し、第１の測定値は第１の位置における少なくとも１つの第１の温度値と、第１の位置から離れた第２の位置における少なくとも１つの第２の温度値とを含んでいて、第１の測定値に基づいて物性値を判定する。
【０００６】
このとき特に、時間的に変化する温度領域を生成するために物体に第３の位置で事前設定された熱量が供給され、および／または奪われることが意図されていてよい。
【０００７】
上に挙げた変形例のために本発明では、熱量の供給および／または奪取が周期的に行われ、特に物体に熱の供給と奪取が交互に行われることが提案される。
【０００８】
本発明による方法の別の有利な実施形態は、時間的に変化する温度領域を生成するために第３の位置で事前設定された温度の上昇が生起されることを特徴としていてよい。
【０００９】
上に挙げた３通りの変形例では、特に、第１または第２の位置が第３の位置と同一であることが意図されていてよい。
【００１０】
本発明により、本方法は第１の測定値によって、時間的に変化する温度領域により引き起こされる第１および第２の位置での少なくとも１つの温度波の振幅特性および／または位相位置が判定されることを特徴とすることが提案される。
【００１１】
また、感度、特に弾性感度、温度伝導率、および／または固有の熱伝導率が第１の物性値として、特に熱伝導モデルおよび／またはフーリエ変換アルゴリズムを用いて判定されることが提案される。
【００１２】
本方法の有利な実施形態は、水分値などの熱力学的な物性値、電気伝導率などの電気的な物性値、弾性定数などの弾性的な物性値、および／または光散乱能力値などの光学的な物性値から選択された少なくとも１つの第２の測定値が物体の内部および／または表面で記録されることを意図している。
【００１３】
特に、本発明による方法では物体として加熱調理品が選択されるのが好ましい。
【００１４】
また本発明により、第１の物性値および／または第２の測定値によって少なくとも１つの第２の物性値が判定され、特に加熱推移予測を作成するため、および／または加熱調理プロセスなどのプロセスの推移を制御するために、第２の物性値は特に加熱調理品の種類などの物質種別から選択され、および／または少なくとも１つの物質の固有量から選択され、例えば加熱調理品の中心温度、加熱調理品の幾何学形状、加熱調理品の密度、加熱調理品の熟成度、加熱調理品のｐＨ値、加熱調理品のコンシステンシー、加熱調理品の保存状態、加熱調理品の焦げ色、加熱調理品の硬皮形成、加熱調理品のビタミン分解、加熱調理品内での発ガン性物質の発生、プロセスの終了時点、および／またはプロセス中のエネルギー消費量から選択されることが提案される。
【００１５】
このとき第２の物性値は、第１の物性値および／または第２の測定値の時間的推移の外挿法または反復法によって判定され、および／または第１の物性値および／または第２の測定値を少なくとも一時的に記憶された参照値と比較することによって判定されるのが好ましい。
【００１６】
この最後に挙げた変形例では、本発明により、少なくとも１つの参照値が、時間的に変化する温度領域の生成の前、途中、および／または後で少なくとも一時的に記憶されることが提案される。
【００１７】
また、特に加熱調理室内の温度推移、含水量、および／または空気運動の調節によって特に加熱調理経過を制御するために、および／または事前設定された加熱調理結果を達成するために、第１および／または第２の測定値、および／または第１および／または第２の物性値が、少なくとも１つの熱流源、加熱調理室と相互作用のある少なくとも１つの加熱部材および／または冷却部材、少なくとも１つの送風機、加熱調理室に水分を導入する少なくとも１つの装置、および／または加熱調理室から水分を排出する少なくとも１つの装置に対する、少なくとも１つの制御装置に供給されることが意図されていてよい。
【００１８】
さらに本発明により、第１および／または第２の測定値が、加熱調理品へ少なくとも部分的に差込可能な加熱調理プロセスプローブによって検出され、および／または時間的に変化する温度領域が、加熱調理プロセスプローブに含まれる少なくとも１つの熱流源によって生成される、本方法の特徴が提案される。
【００１９】
最後に、本発明により、本発明の方法で使用可能であり、特に握りによって加熱調理品へ少なくとも部分的に挿入可能な軸部を有する、特に加熱調理プロセスプローブの形態の装置も提供され、軸部は第１の位置に対応する第１の部位に配置された少なくとも１つの第１の温度センサと、第２の位置に対応する第２の部位に配置された少なくとも１つの第２の温度センサと、第３の位置に対応する第３の部位に配置された少なくとも１つの熱流源とを含んでいる。
【００２０】
これに加えて、特に、第１、第２、および／または第３の部位の間の間隔が、時間的に変化する温度領域によって加熱調理品の内部で引き起こされる温度波の幾何学的な長さよりも短いことが意図されていてよい。
【００２１】
本発明の有利な実施形態は、第１、第２、および／または第３の部位の間の熱伝導性が軸部にわたって少なくとも部分的に低下していて、特に、第１、第２、および／または第３の部位の間の軸部の一領域が、加熱調理品よりも熱伝導性の低い材料を少なくとも部分的に含むことを意図している。
【００２２】
また本発明により、軸部がフォーク状の自由端を有していて、第１の部位はフォークの第１の歯に配置されていて、第２の部位はフォークの第２の歯に配置されていることが提案される。
【００２３】
この場合、特に、第３の部位はフォークの第１、第２、および／または第３の歯に配置されていることが意図されていてよい。
【００２４】
本発明による装置の有利な実施形態は、熱流源が、流体熱エネルギーを供給する少なくとも１つの装置を例えば電気加熱装置の形態で、および／または特に燃焼ガス、空気、水、および／またはその他の形態の加熱流体を誘導する装置の形態で含んでいて、および／または熱エネルギーを排出する装置を例えば少なくとも１つのペルティエ素子の形態で、および／または特に空気、水、窒素および／またはその他の形態の冷却流体を誘導する装置の形態で含むことを意図している。
【００２５】
特に本発明の装置は、本装置と作用接続された、特に本装置に含まれた、第２の測定値を記録するための少なくとも１つのセンサユニットを備えていることを特徴としてもよい。
【００２６】
また、本装置と接続可能な、特に食料品を製造、準備、および／または加熱調理するための加熱調理器に含まれた、少なくとも１つの評価・制御・および／または調節ユニットが設けられてあってもよく、この評価・制御・および／または調節ユニットは記憶ユニットと接続可能であるのが好ましい。
【００２７】
最後に本発明により、本装置が加熱調理器の一体化された構成要素であり、もしくは携帯型のハンディな器具として製作されていることが提案される。
【００２８】
このように本発明の根底には、特に加熱調理品の形態の物体の内部で温度振動を検出することにより、および、物体の内部のこのような温度振動に基づいて構成される波状の温度領域の伝搬を物体の内部の互いに離れた少なくとも２つの部位で検出することにより、特に加熱調理品の固有の熱伝導率や温度伝導率といった加熱調理品の固有量の形態の物性値の判定が可能になるという驚くべき知見がある。この判定は、例えば加熱調理品を加熱調理品種類へ振り分けるという形で、物体を物質種別へほぼ疑問の余地なく振り分けることを可能にする。
【００２９】
原則として、物体または物質は複数の特性によって区別される。物体または物質の特性が多く既知であればあるほど、物資の種類すなわち物質種別をいっそう正確に推定可能となる。しかし加熱調理品の場合には、判定されるべき物質の種類を少数の種別に限定でき、例えば食料品に限定したり、さまざまな種類の肉に限定できるので、加熱調理品種類を既知の種別から選択するために、少数の物質特性値があれば足りる。
【００３０】
場合により、行われた種別の振り分け、特に加熱調理品の種類特定を検証するために、特に説明した物体または物質の固有の熱伝導性や温度伝導率の判定に加えて、さらに別の光学的、化学的、弾性的、および／または電気的な物質特性を記録することもできる。しかし原則的には、加熱調理品の種類を判定するには、これら両方の加熱調理品の固有量の判定だけで十分である。
【００３１】
本発明に基づいて判定された物性値を、特に記憶装置に保存された値と比較することで、加熱調理品の種類をほぼ疑問の余地なく判定可能となる。これに加えて本発明は、加熱調理プロセスの途中の物性値の変化を認識し、それによって物質内の変質度の認識を可能にする。さらに、幾何学形状と並んで物質の加熱経過を主に規定する、加熱調理プロセスの途中で判定された加熱調理品の熱的な固有量を利用すれば、加熱調理プロセス中における特定状態の予測性がはるかに向上する。
【００３２】
最後に本発明では、使用する装置に学習能力があることが意図されていてよい。その意味するところは、本発明の方法によって例えば特定種類の加熱調理品に一義的に振り分けられない加熱調理品の固有量が判定されたときに、ユーザーによって加熱調理品の種類を入力可能で、それにより、以後の加熱調理プロセスについては、加熱調理品の種類の疑問の余地のない判定性と、これに伴う加熱調理プロセス結果の品質とを向上できるということである。
【００３３】
本発明のその他の構成要件や利点は、模式的な図面を参照しながら、本発明の装置の有利な実施形態を使って本発明の方法を詳細に説明する以下の記述から明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
図１は、本発明の方法で利用可能な加熱調理プロセスプローブ１を示す。この加熱調理プロセスプローブ１は、握り５によって図示しない加熱調理品へ少なくとも部分的に、すなわち少なくとも先端部７の領域で、差込可能な軸部３を含んでいる。フォーク状をした先端部７の構造については、図２を参照してさらに詳しく説明する。先端部７にある加熱調理プロセスプローブ１の取付部品を、図示しない評価・制御・および／または調節装置と接続するために、軸部３の内部には配線束９が伸びている。この配線束は握り５に挿通され、加熱調理プロセスプローブ１の接続配線１１と接続されている。
【００３５】
図２には、図１の加熱調理プロセスプローブ１の先端部７の詳細図が部分図Ａとして示されている。図２に見られるように、加熱調理プロセスプローブ１のフォーク状の先端部７は２つの歯１３および１５を有している。歯１３，１５は間隔Ｘで互いに間隔をおいている。第１の歯１３にある加熱調理プロセスプローブ１の第１の部位には第１の温度センサ１７が配置されているのに対し、第２の歯１５にある加熱調理プロセスプローブ１１内の第２の部位には第２の温度センサ１９が配置されている。温度センサ１７，１９は配線２１を介して配線束９と接続されている。これに加えて、第１の歯１３にある加熱調理プロセスプローブ１内の第３の部位には熱流源２３がある。熱流源２３は、加熱調理プロセスプローブ１の先端部７が中に入っている加熱調理品に熱エネルギーを供給する装置２５と、加熱調理品から熱エネルギーを排出する装置２７とを備える。装置２５，２７は配線２９を介して配線束９と接続されている。装置２５は電気加熱装置を備えることが好ましく、それに対して装置２７はペルティエ素子を備えることが好ましい。
【００３６】
次に、加熱調理プロセスプローブ１を参照しながら本発明の方法について説明する。
【００３７】
加熱調理プロセスの開始時に、加熱調理プロセスプローブ１を加熱調理品へ少なくとも部分的に挿入する。加熱調理プロセスプローブ１の先端部７を加熱調理品へ挿入した後、第１の温度センサ１７は加熱調理品の内部の第１の位置にあり、第２の温度センサ１９は第２の位置にあり、熱流源２３は第３の位置にある。図２に示す温度センサ１７，１９は加熱調理プロセスプローブ１のフォーク状の先端部７の内部に配置されているので、温度センサ１７，１９の温度測定部位は、加熱調理品の内部で所定の間隔Ｘに位置決めされる。
【００３８】
次いで加熱調理品の種類を判定するために、熱流源２３によって装置２５を通じて熱エネルギーが加熱調理品に供給され、装置２７を通じて熱エネルギーが排出される。これが一定の時間にわたって繰り返され、その結果、熱流源２３を介して加熱調理品の内部で局所的に、時間的に変化する温度差すなわち温度振動が引き起こされ、この温度振動が温度波の形態で加熱調理品に伝搬される。熱流源２３を通じて加熱調理品の中で生成された温度振動のこのような伝搬を、時間に対する温度変化という形で温度センサ１７，１９により検出可能である。温度センサ１７，１９は加熱調理品の内部の２つの異なる位置にあり、特に熱流源２３に対して異なる間隔をおいているので、温度センサ１７，１９により検出される温度値の時間的推移を通じて、異なる種類の加熱調理品について互いに異なる温度波の位相ずれや振幅挙動を判定可能である。加熱調理品の種類判定のために十分正確な位相ずれや振幅挙動の判定を可能にするために、温度センサ１７，１９の間の間隔Ｘは、温度振動により引き起こされる加熱調理品内の温度波の幾何学的な長さよりも短いのが望ましい。加熱調理プロセスプローブ１の先端部７のそれぞれの歯に温度センサ１７，１９を配置した結果、加熱調理プロセスプローブ１による干渉作用が小さくなる。さらに、加熱調理プロセスプローブ１の先端部７の少なくとも表面素材は、先端部７の表面の熱伝導性が周囲の加熱調理品の熱伝導性よりも低くなるように選択されるのが好ましく、その結果、記録された測定値の評価に悪影響を与えかねない要因が、温度波領域への干渉につながることがなくなる。特に、図２に示す実施形態とは異なり、両方の温度センサのうちの一方が熱流源に配置されることが意図されていてよい。
【００３９】
加熱調理品の内部で温度振動を生成するために、例えば、熱流源２３が決まった時間的間隔で装置２５を通じて加熱調理品に熱エネルギーを供給し、および／または装置２７を通じて熱エネルギーを逃がすことが意図される。その結果として加熱調理品の内部で温度振動が生成されている間、温度センサ１７，１９を通じて記録される温度値が配線２１，９，１１を介して図示しない評価ユニットへ転送され、その評価ユニットで、検出された温度推移が中間保存されて分析される。この分析では、まず、加熱調理品の固有の熱伝導率λと温度伝導率ａが判定される。これらの加熱調理品の固有量の判定にあたっては、ある媒体中での温度波の伝搬と、電波または磁気波の伝搬との間で類推が成り立つという仮定が前提となる。ある媒体の電気インピーダンスは次式によって定義される。
【００４０】
【数１】
2006529024.tif 000003
【００４１】
Ｒ＝抵抗、ω＝角周波数、Ｌ＝インダクタンスおよびＣ＝キャパシタンス
【００４２】
抵抗ＲおよびキャパシタンスＣという電気量を熱的な対応物で置き換え、すなわち、Ｄ／（λ*Ａ）（このときＤ＝層の厚さ、Ａ＝層の面積）を熱抵抗として置き換え、Ｍ*ρ*ｃｐ（このときｍ＝層の質量、ρ＝層の密度、ｃｐ＝層の比熱）を熱容量として置き換え、インダクタンスＬをゼロに設定してみると、次のような思考モデルを完成できる。
【００４３】
１つの物体は、全熱容量が束ねられた熱質量によって表現可能で、この熱質量は広さＡの無限に薄い面であり、個々の熱質量の間の連結部は間隔長さｄを有していて無質量であり、固有の熱伝導率λを有していて、その結果、熱インピーダンスについて次式が得られる。
【００４４】
【数２】
2006529024.tif 000004
【００４５】
量ωは、電波の場合には電圧の角周波数を表すのに対して、ここでは温度振動の角周波数を表している。
【００４６】
物性値λおよびａは互いに無関係に現われるので、この両方の量を１回の測定サイクルに基づいて計算することも可能である。
【００４７】
有限数である面Ａ の熱質量および間隔長さｄを、無限に薄く相互に連結された平坦な無限数の層へ移し替えることで、固体中の熱流について次の標準式を使える。
【００４８】
【数３】
2006529024.tif 000005
【００４９】
このときＴは温度、ｔは時間、ａは温度伝導率、ならびに「数式」は間隔ｄの無限小の値である。こうして量ａについての算定式が得られるので、ａ＝λ／（ｃp・ρ）を通じて量λも算定できる。
【００５０】
したがって、記録された温度推移の分析により、熱伝導率λおよび温度伝導率ａの形態の有意な加熱調理品の固有量を判定することが可能である。これらの物性量が判定された後、本発明による方法では、データバンクに保存されている前述の物性値の数値の組み合わせとの比較によって、加熱調理品が判定されることが意図されている。このとき本発明では、特に測定曲線に対応する数値の組み合わせがデータバンクにない場合、いわば自己学習式に、該当する加熱調理品の種類がユーザーによってデータバンクに追加されることが意図されてもよい。このようにして、以後の加熱調理プロセスではその「新たな」加熱調理品の自動的な判定も本方法によって可能となり、そのようにして加熱調理プロセスの実施が簡易化されるとともに、加熱調理プロセスの結果の品質を高められる。
【００５１】
本発明の別の実施形態では、熱流源２３を通じてもっぱら熱エネルギーが例えば周期的・能動的に加熱調理品に供給され、もしくは所定の温度の上昇が熱流源２３で生成されることが意図されてもよい。このような温度振動に対する反応として記録された温度値を評価するために、上に説明した熱伝導モデルと並んで、数値プログラムを用いた別のモデルを基礎に据えることが意図されてもよい。温度推移についてのこの別案の分析モデルでは、特に、熱波の伝搬は球状にも円筒状にも平面状にも進行せず、加熱調理プロセスプローブ１自体によって著しい熱誘導と熱容量が加熱調理品へ運び込まれるという点を考慮できる。このような現象の補償をするために、波の変形と熱流源２３における瞬時熱流（momentary heat stream）とを活用して、固有の物性値または加熱調理品の固有値を判定する手法を採用できる。特にこの種の分析方法はフーリエアルゴリズムを直接的または改変形で活用する。このようにして分析結果をいっそう改善でき、特に、熱流源２３を設計的に簡素に製作し、特に加熱調理品から熱エネルギーを排出する装置２７を省略可能である。
【００５２】
次に、図３を参照しながら、本発明の方法で利用可能な加熱調理プロセスプローブ１’の形態の装置のさらに別の実施形態について説明する。図３は加熱調理プロセスプローブ１’の部分断面図であり、この図によれば加熱調理プロセスプローブ１’は軸部３’を含んでいる。図１および図２に示す加熱調理プロセスプローブ１とは異なり、加熱調理プロセスプローブ１’は単独の先端部７’を有している。さらに図３からわかるように、加熱調理プロセスプローブ１’の軸部３’は、低い熱伝導率を有する３つの区域３１ａ，３１ｂおよび３１ｃを有している。ここでの低い熱伝導率とは、加熱調理プロセスプローブ１’が中に挿入された図示しない加熱調理品の熱伝導率に対して熱伝導率が相対的に低くいか、または無視可能なことを意味している。軸部３’の内部には、加熱調理品へ熱エネルギーを供給する装置２５’と、加熱調理品から熱エネルギーを排出する装置２７’とを備える熱流源２３’がある。これに加えて加熱調理プロセスプローブ１’は、軸部３’の長手方向で互いに間隔をおいた２つの温度プローブ１７’および１９’を有している。温度プローブ１７’，１９’は配線２１’を介して、また熱流源２３’の装置２５’，２７’は配線２９’を介して、それぞれ図示しない評価ユニットと接続されている。図１と図２に示す加熱調理プロセスプローブ１とは異なり、装置２５’，２７’には配線２９’を介して、周期的に流れる冷却剤、または周期的に加熱された流体が熱媒体として供給される。これは特に空気または液体である。
【００５３】
すでに加熱調理プロセスプローブ１を使って説明したように、熱流源２３’を通じて、加熱調理プロセスプローブ１’を取り囲む加熱調理品の内部で温度振動が生成される。その結果として生じる温度（熱量）の波が加熱調理品を伝搬していき、このことは、温度センサ１７’，１９’で異なる温度推移を記録できるという結果につながる。区域３１ａ，３１ｂおよび３１ｃの範囲外では軸部３’の熱伝導率が高いので、温度センサ１７’，１９’は実効間隔Ｙすなわち間に配置された区域３１ｂの幅を有している。このような間隔Ｙがあるためにセンサ１７’，１９’で記録される値の間で位相差または異なる振幅位置が生じ、これらの値を用いて、上に説明したように、物資の固有量または加熱調理品の固有量である熱伝導率と温度伝導率を判定し、それに基づいて物質または加熱調理品の種類を推定できる。
【００５４】
本発明による装置の図示しない別の有利な実施形態では、評価ユニットまたはデータ記憶装置が携帯型装置の内部で具体化されていることが意図されてもよい。すなわちこのように構成された装置は、さまざまな種類の物質の測定値を集めたり、加熱調理プロセスに関わりなく加熱調理品の種類を判定可能とするのに利用可能な、携帯型測定器となる。
【００５５】
以上の説明、図面、ならびに特許請求の範囲に開示されている本発明の構成要件は、単独でも任意の組み合せの形でも、さまざまな実施形態で本発明を具体化するための発明の要部となり得る。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の方法で利用可能な加熱調理プロセスプローブの第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の加熱調理プロセスプローブを示す詳細図である。
【図３】図本発明の方法で利用可能な加熱調理プロセスプローブの第２実施形態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１，１’  加熱調理プロセスプローブ
３，３’  軸部
５  握り
７，７’  先端部
９  配線束
１１  接続配線
１３  歯
１５  歯
１７，１７’  温度センサ
１９，１９’  温度センサ
２１，２１’  配線
２３，２３’  熱流源
２５，２５’  熱エネルギー供給装置
２７，２７’  熱エネルギー排出装置
２９，２９’  配線
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ  区域
Ｘ，Ｙ  間隔
Ａ  部分図
【図１】
2006529024.tif 000006
【図２】
2006529024.tif 000007
【図３】
2006529024.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成18年1月31日(2006.1.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱調理品の内部で時間的に変化する温度領域を生成するステップと、
第１の位置における少なくとも１つの第１の温度値と、前記第１の位置から離れた第２の位置における少なくとも１つの第２の温度値とを含む第1の測定値を加熱調理品内で検出するステップと、
水分値を含む熱力学的な物性値、電気伝導率を含む電気的な物性値、弾性定数を含む弾性的な物性値、および／または光散乱能力値などの光学的な物性値から選択された少なくとも１つの第２の測定値を加熱調理品の内部および／または表面で記録するステップと、
弾性感受性などの感受性、温度伝導率、および／または固有の熱伝導率の形態の少なくとも１つの第１の物性値と、物質種別および／または少なくとも１つの物質の固有量から選択された第２の物性値とを、第１および第２の測定値に基づいて判定するステップと、
を含む、加熱調理品における少なくとも１つの物性値を判定する方法。
【請求項２】
時間的に変化する温度領域を生成するために加熱調理品に第３の位置で事前設定された熱量が供給され、および／または奪われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
熱量の供給および／または奪取が周期的に行われ、特に加熱調理品に熱の供給と奪取が交互に行われることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
時間的に変化する温度領域を生成するために第３の位置で事前設定された温度の上昇が生起されることを特徴とする、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
第１または第２の位置が第３の位置と同一であることを特徴とする、請求項２から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
第１の測定値によって、時間的に変化する温度領域により引き起こされる第１および第２の位置での少なくとも１つの温度波の振幅特性および／または位相位置が判定されることを特徴とする、前記請求項のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
第１の物性値および／または第２の測定値によって少なくとも１つの第２の物性値が判定され、特に加熱推移予測を作成するため、および／または加熱調理プロセスなどのプロセスの推移を制御するために、第２の物性値は特に加熱調理品の種類などの物質種別から選択され、および／または少なくとも１つの物質の固有量から選択され、例えば加熱調理品の中心温度、加熱調理品の幾何学形状、加熱調理品の密度、加熱調理品の熟成度、加熱調理品のｐＨ値、加熱調理品のコンシステンシー、加熱調理品の保存状態、加熱調理品の焦げ色、加熱調理品の硬化部形成、加熱調理品のビタミン分解、加熱調理品内での発ガン性物質の発生、プロセスの終了時点、および／またはプロセス中のエネルギー消費量から選択されることを特徴とする、前記請求項のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
第２の物性値は、第１の物性値および／または第２の測定値の時間的推移の外挿法または反復法によって判定され、および／または第１の物性値および／または第２の測定値を少なくとも一時的に記憶された参照値と比較することによって判定されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの参照値が、時間的に変化する温度領域の生成の前、途中、および／または後で少なくとも一時的に記憶されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
特に加熱調理室内の温度推移、含水量、および／または空気運動の調節によって特に加熱調理経過を制御するために、および／または事前設定された加熱調理結果を達成するために、第１および／または第２の測定値、および／または第１および／または第２の物性値が、少なくとも１つの熱流源、加熱調理室と相互作用のある少なくとも１つの加熱部材および／または冷却部材、少なくとも１つの送風機、加熱調理室に水分を導入する少なくとも１つの装置、および／または加熱調理室から水分を排出する少なくとも１つの装置に対する、少なくとも１つの制御装置に供給されることを特徴とする、前記請求項のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
第１および／または第２の測定値が、加熱調理品へ少なくとも部分的に差込可能な加熱調理プロセスプローブによって検出され、および／または時間的に変化する温度領域が、前記加熱調理プロセスプローブに含まれる少なくとも１つの熱流源によって生成されることを特徴とする、前記請求項のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
特に握り（５）によって加熱調理品へ少なくとも部分的に挿入可能な軸部（３，３’）を含む、前記請求項のうちいずれか１項に記載の方法で加熱調理品における少なくとも１つの物性を判定する加熱調理プロセスプローブ（１，１’）の形態の装置であって、前記軸部（３，３’）は前記第１の位置に対応する第１の部位に配置された少なくとも１つの第１の温度センサ（１７，１７’）と、前記第２の位置に対応する第２の部位に配置された少なくとも１つの第２の温度センサ（１９，１９’）と、前記第３の位置に対応する第３の部位に配置された少なくとも１つの熱流源（２３，２３’）とを備える装置。
【請求項１３】
第１、第２、および／または第３の部位の間の間隔（Ｘ，Ｙ）が、時間的に変化する温度領域によって加熱調理品の内部で引き起こされる温度波の幾何学的な長さよりも短いことを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
第１、第２、および／または第３の部位の間の熱伝導性を前記軸部（３，３’）にわたって少なくとも部分的に低下させてあり、特に、第１、第２、および／または第３の部位の間の前記軸部（３，３’）の一領域（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）が、加熱調理品よりも熱伝導性の低い材料を少なくとも部分的に含むことを特徴とする、請求項１２または１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記軸部（３）がフォーク状の自由端（７）を有していて、前記第１の部位はフォークの第１の歯（１３）に配置されていて、前記第２の部位はフォークの第２の歯（１５）に配置されていることを特徴とする、請求項１２から１４までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記第３の部位が前記フォークの第１、第２、および／または第３の歯（１３）に配置されていることを特徴とする、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記熱流源（２３，２３’）が、流体熱エネルギーを供給する少なくとも１つの装置を例えば電気加熱装置の形態で、および／または特に燃焼ガス、空気、水、および／またはその他の形態の加熱流体を誘導する装置の形態で含み、および／または熱エネルギーを排出する装置（２７，２７’）を例えば少なくとも１つのペルティエ素子の形態で、および／または特に空気、水、窒素および／またはその他の形態の冷却流体を誘導する装置の形態で含むことを特徴とする、請求項１２から１６までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
前記装置と作用接続された、特に前記装置に含まれた、第２の測定値を記録するための少なくとも１つのセンサユニットを備えていることを特徴とする、請求項１２から１７までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記装置と接続可能な、特に食料品を製造、準備、および／または加熱調理するための加熱調理器に含まれた、少なくとも１つの評価・制御・および／または調節ユニットが設けられていてよく、この評価・制御・および／または調節ユニットは記憶ユニットと接続可能であることを特徴とする、請求項１２から１８までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
前記装置が加熱調理器の一体化された構成要素として、または携帯型器具として製作されていることを特徴とする、請求項１２から１９までのいずれか１項に記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱調理品における少なくとも１つの物性値を判定する方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加熱調理プロセスを制御する方法、およびそのために使用可能な加熱調理プロセスプローブは、特許文献１から公知である。
この方法では、加熱調理品の内部のさまざまな差込深さにおける複数の温度値、特に４種類の温度値と、加熱調理品の外部、特に加熱調理品表面における少なくとも１つの別の温度値とが、加熱調理プロセスプローブを通じて記録され、加熱調理プロセス制御のために利用されることが意図される。この公知の方法の要諦は、たとえ加熱調理プロセスプローブの位置決めが正確でなくても、加熱調理品で加熱調理プロセスプローブによって検出された温度値の熱速度すなわち時間推移に基づいて、加熱調理品の中心温度を正確に判定できるということにある。さらに特許文献２では、水分値、水分差の値、および／または気体の運動についての値といった他の環境変数も検出可能であり、これらの環境パラメータを用いて、加熱調理品の種類および／または加熱調理品の熱伝導率といった加熱調理品の固有量が、特に加熱調理プロセスプローブで検出された値の外挿法または反復法により判定されることが意図されている。このような方法、およびこの方法を実施するために使用可能な加熱調理プロセスプローブは、基本的には成果が実証されている。しかし、熱伝導率や加熱調理品の種類の判定にはまだ改善の必要があることが判明している。その理由は特に、外部から管理不能な形で加熱調理品に達する温度変動が、このような加熱調理品の固有量の十分に正確な判定が損なわれるような形で、測定値に影響を及ぼす可能性があることにある。
特許文献３により、可変な温度領域で熱伝導率の判定をする方法および装置が公知であり、この場合、加熱部材が中にある細いパイプとしてそれぞれ製作されていてよい測定プローブが用いられ、測定工程中に測定プローブの加熱部材に異なる加熱出力が供給され、その結果、測定工程中のすべての測定個所での温度推移に基づいて熱伝導率を判定できる。
さらに特許文献４より、熱応答の関数として例えば食料品の水分含有量の判定が公知である。特許文献５は、少なくとも１つの加熱部材および／またはセンシング部材によって流体の選択された特性を測定する目的のために、共通の周波数発生器を使用する方法および装置を対象としている。特許文献６には、地中にセンサを挿入することによって地面の水分含有量を測定する方法および装置が記載されていて、このセンサは、地面内部に温度勾配を生じさせる電気加熱部材を有している。
調理用品としてのフォーク状の温度センサが、特許文献７から公知である。
【０００３】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第１９９４５０２１号明細書
【特許文献２】ドイツ特許出願公開第１９９９５０２１号明細書
【特許文献３】ドイツ特許出願公開第４２３０６７７号明細書
【特許文献４】米国特許第５，２５７，５３２号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第６，１６９，９６５号明細書
【特許文献６】英国特許出願公開第２１９８２３８号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００２／００７３８５３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、従来技術の欠点を克服し、特に、加熱調理品の外部からの影響を低減させ、もしくは実質的にそのような影響なしに、加熱調理品の固有量等の物性値の簡単かつ正確な判定を可能にする、加熱調理品における少なくとも１つの物性値の判定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は本発明によれば、次のステップを備える、加熱調理品における少なくとも１つの物性値を判定する方法によって解決される。加熱調理品の内部で時間的に変化する温度領域を生成し、加熱調理品内で第１の複数の測定値を検出し、第１の測定値は第１の位置における少なくとも１つの第１の温度値と、第１の位置から離れた第２の位置における少なくとも１つの第２の温度値とを含んでいて、水分値などの熱力学的な物性値、電気伝導率などの電気的な物性値、弾性定数などの弾性的な物性値、および／または光散乱能力値などの光学的な物性値から選択された少なくとも１つの第２の測定値を加熱調理品の内部および／または表面で記録し、弾性感受性などの感受性、温度伝導率、および／または固有の熱伝導率の形態の少なくとも１つの第１の物性値と、物質種別および／または少なくとも１つの物質の固有量から選択された第２の物性値とを、第１および第２の測定値に基づいて判定する。
【０００６】
このとき特に、時間的に変化する温度領域を生成するために物体に第３の位置で事前設定された熱量が供給され、および／または奪われることが意図されていてよい。
【０００７】
上に挙げた変形例のために本発明では、熱量の供給および／または奪取が周期的に行われ、特に物体に熱の供給と奪取が交互に行われることが提案される。
【０００８】
本発明による方法の別の有利な実施形態は、時間的に変化する温度領域を生成するために第３の位置で事前設定された温度の上昇が生起されることを特徴としていてよい。
【０００９】
上に挙げた３通りの変形例では、特に、第１または第２の位置が第３の位置と同一であることが意図されていてよい。
【００１０】
本発明により、本方法は第１の測定値によって、時間的に変化する温度領域により引き起こされる第１および第２の位置での少なくとも１つの温度波の振幅特性および／または位相位置が判定されることを特徴とすることが提案される。
【００１１】
また本発明により、第１の物性値および／または第２の測定値によって少なくとも１つの第２の物性値が判定され、特に加熱推移予測を作成するため、および／または加熱調理プロセスなどのプロセスの推移を制御するために、第２の物性値は加熱調理品の種類などの物質種別から選択され、および／または少なくとも１つの物質の固有量から選択され、例えば加熱調理品の中心温度、加熱調理品の幾何学形状、加熱調理品の密度、加熱調理品の熟成度、加熱調理品のｐＨ値、加熱調理品のコンシステンシー、加熱調理品の保存状態、加熱調理品の焦げ色、加熱調理品の硬化部形成、加熱調理品のビタミン分解、加熱調理品内での発ガン性物質の発生、プロセスの終了時点、および／またはプロセス中のエネルギー消費量からの選択が提案される。
【００１２】
このとき第２の物性値は、第１の物性値および／または第２の測定値の時間的推移の外挿法または反復法によって判定され、および／または第１の物性値および／または第２の測定値を少なくとも一時的に記憶された参照値と比較することによって判定されるのが好ましい。
【００１３】
この最後に挙げた変形例では、本発明により、少なくとも１つの参照値が、時間的に変化する温度領域の生成の前、途中、および／または後で少なくとも一時的に記憶されることが提案される。
【００１４】
また、特に加熱調理室内の温度推移、含水量、および／または空気運動の調節によって特に加熱調理経過を制御するために、および／または事前設定された加熱調理結果を達成するために、第１および／または第２の測定値、および／または第１および／または第２の物性値が、少なくとも１つの熱流源、加熱調理室と相互作用のある少なくとも１つの加熱部材および／または冷却部材、少なくとも１つの送風機、加熱調理室に水分を導入する少なくとも１つの装置、および／または加熱調理室から水分を排出する少なくとも１つの装置に対する、少なくとも１つの制御装置に供給されることが意図されていてよい。
【００１５】
さらに本発明により、第１および／または第２の測定値が、加熱調理品へ少なくとも部分的に差込可能な加熱調理プロセスプローブによって検出され、および／または時間的に変化する温度領域が、加熱調理プロセスプローブに含まれる少なくとも１つの熱流源によって生成される、本発明による方法の実施形態が提案される。
【００１６】
さらに本発明により、特に握りによって加熱調理品へ少なくとも部分的に挿入可能な軸部を含む、本発明の方法で加熱調理品における少なくとも１つの物性を判定する加熱調理プロセスプローブの形態の装置も提供され、軸部は第１の位置に対応する第１の部位に配置された少なくとも１つの第１の温度センサと、第２の位置に対応する第２の部位に配置された少なくとも１つの第２の温度センサと、第３の位置に対応する第３の部位に配置された少なくとも１つの熱流源とを含んでいる。
【００１７】
これに加えて、特に、第１、第２、および／または第３の部位の間の間隔が、時間的に変化する温度領域によって加熱調理品の内部で引き起こされる温度波の幾何学的な長さよりも短いことが意図されていてよい。
【００１８】
本発明による装置の有利な実施形態は、第１、第２、および／または第３の部位の間の熱伝導性が軸部にわたって少なくとも部分的に低下していて、特に、第１、第２、および／または第３の部位の間の軸部の一領域が、加熱調理品よりも熱伝導性の低い材料を少なくとも部分的に含むことを意図している。
【００１９】
本発明の有利な実施形態は、第１、第２、および／または第３の部位の間の熱伝導性が軸部にわたって少なくとも部分的に低下していて、特に、第１、第２、および／または第３の部位の間の軸部の一領域が、加熱調理品よりも熱伝導性の低い材料を少なくとも部分的に含むことを意図している。
【００２０】
また本発明により、軸部がフォーク状の自由端を有していて、第１の部位はフォークの第１の歯に配置されていて、第２の部位はフォークの第２の歯に配置されていることが提案される。
【００２１】
この場合、特に、第３の部位はフォークの第１、第２、および／または第３の歯に配置されていることが意図されていてよい。
【００２２】
本発明による装置の有利な実施形態は、熱流源が、流体熱エネルギーを供給する少なくとも１つの装置を例えば電気加熱装置の形態で、および／または特に燃焼ガス、空気、水、および／またはその他の形態の加熱流体を誘導する装置の形態で含んでいて、および／または熱エネルギーを排出する装置を例えば少なくとも１つのペルティエ素子の形態で、および／または特に空気、水、窒素および／またはその他の形態の冷却流体を誘導する装置の形態で含むことを意図している。
【００２３】
特に本発明の装置は、本装置と作用接続された、特に本装置に含まれた、第２の測定値を記録するための少なくとも１つのセンサユニットを備えていることを特徴としてもよい。
【００２４】
また、本装置と接続可能な、特に食料品を製造、準備、および／または加熱調理するための加熱調理器に含まれた、少なくとも１つの評価・制御・および／または調節ユニットが設けられてあってもよく、この評価・制御・および／または調節ユニットは記憶ユニットと接続可能であるのが好ましい。
【００２５】
最後に本発明により、本装置が加熱調理器の一体化された構成要素であり、もしくは携帯型のハンディな器具として製作されていることが提案される。
【００２６】
このように本発明の根底には、加熱調理品の内部で温度振動を検出することにより、および、加熱調理品の内部のこのような温度振動に基づいて構成される波状の温度領域の伝搬を加熱調理品の内部の互いに離れた少なくとも２つの部位で検出することにより、特に加熱調理品の固有の熱伝導率や温度伝導率といった加熱調理品の固有量の形態の物性値の判定が可能になるという驚くべき知見がある。この判定は、加熱調理品を加熱調理品の種類へほぼ疑問の余地なく振り分けることを可能にする。
【００２７】
原則として、物体または物質は複数の特性によって区別される。物体または物質の特性が多く既知であればあるほど、物資の種類すなわち物質種別をいっそう正確に推定可能となる。しかし加熱調理品の場合には、判定されるべき物質の種類を少数の種別に限定でき、例えば食料品に限定したり、さまざまな種類の肉に限定できるので、加熱調理品種類を既知の種別から選択するために、少数の物質特性値があれば足りる。
【００２８】
場合により、行われた種別の振り分け、特に加熱調理品の種類特定を検証するために、特に説明した加熱調理品の固有の熱伝導性や温度伝導率の判定に加えて、さらに別の光学的、化学的、弾性的、および／または電気的な物質特性を記録できる。しかし原則的には、加熱調理品の種類を判定するには、これら両方の加熱調理品の固有量の判定だけで十分である。
【００２９】
本発明に基づいて判定された物性値を、特に記憶装置に保存された値と比較することで、加熱調理品の種類をほぼ疑問の余地なく判定可能となる。これに加えて本発明は、加熱調理プロセスの途中の物性値の変化を認識し、それによって物質内の変質度の認識を可能にする。さらに、幾何学形状と並んで物質の加熱経過を主に規定する、加熱調理プロセスの途中で判定された加熱調理品の熱的な固有量を利用すれば、加熱調理プロセス中における特定状態の予測性がはるかに向上する。
【００３０】
最後に本発明では、使用する装置に学習能力があることが意図されていてよい。その意味するところは、本発明の方法によって例えば特定種類の加熱調理品に一義的に振り分けられない加熱調理品の固有量が判定されたときに、ユーザーによって加熱調理品の種類を入力可能で、それにより、以後の加熱調理プロセスについては、加熱調理品の種類の疑問の余地のない判定性と、これに伴う加熱調理プロセス結果の品質とを向上できるということである。
【００３１】
本発明のその他の構成要件や利点は、模式的な図面を参照しながら、本発明の装置の有利な実施形態を使って本発明の方法を詳細に説明する以下の記述から明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１は、本発明の方法で利用可能な加熱調理プロセスプローブ１を示す。この加熱調理プロセスプローブ１は、握り５によって図示しない加熱調理品へ少なくとも部分的に、すなわち少なくとも先端部７の領域で、差込可能な軸部３を含んでいる。フォーク状をした先端部７の構造については、図２を参照してさらに詳しく説明する。先端部７にある加熱調理プロセスプローブ１の取付部品を、図示しない評価・制御・および／または調節装置と接続するために、軸部３の内部には配線束９が伸びている。この配線束は握り５に挿通され、加熱調理プロセスプローブ１の接続配線１１と接続されている。
【００３３】
図２には、図１の加熱調理プロセスプローブ１の先端部７の詳細図が部分図Ａとして示されている。図２に見られるように、加熱調理プロセスプローブ１のフォーク状の先端部７は２つの歯１３および１５を有している。歯１３，１５は間隔Ｘで互いに間隔をおいている。第１の歯１３にある加熱調理プロセスプローブ１の第１の部位には第１の温度センサ１７が配置されているのに対し、第２の歯１５にある加熱調理プロセスプローブ１１内の第２の部位には第２の温度センサ１９が配置されている。温度センサ１７，１９は配線２１を介して配線束９と接続されている。これに加えて、第１の歯１３にある加熱調理プロセスプローブ１内の第３の部位には熱流源２３がある。熱流源２３は、加熱調理プロセスプローブ１の先端部７が中に入っている加熱調理品に熱エネルギーを供給する装置２５と、加熱調理品から熱エネルギーを排出する装置２７とを備える。装置２５，２７は配線２９を介して配線束９と接続されている。装置２５は電気加熱装置を備えることが好ましく、それに対して装置２７はペルティエ素子を備えることが好ましい。
【００３４】
次に、加熱調理プロセスプローブ１を参照しながら本発明の方法について説明する。
【００３５】
加熱調理プロセスの開始時に、加熱調理プロセスプローブ１を加熱調理品へ少なくとも部分的に挿入する。加熱調理プロセスプローブ１の先端部７を加熱調理品へ挿入した後、第１の温度センサ１７は加熱調理品の内部の第１の位置にあり、第２の温度センサ１９は第２の位置にあり、熱流源２３は第３の位置にある。図２に示す温度センサ１７，１９は加熱調理プロセスプローブ１のフォーク状の先端部７の内部に配置されているので、温度センサ１７，１９の温度測定部位は、加熱調理品の内部で所定の間隔Ｘに位置決めされる。
【００３６】
次いで加熱調理品の種類を判定するために、熱流源２３によって装置２５を通じて熱エネルギーが加熱調理品に供給され、装置２７を通じて熱エネルギーが排出される。これが一定の時間にわたって繰り返され、その結果、熱流源２３を介して加熱調理品の内部で局所的に、時間的に変化する温度差すなわち温度振動が引き起こされ、この温度振動が温度波の形態で加熱調理品に伝搬される。熱流源２３を通じて加熱調理品の中で生成された温度振動のこのような伝搬を、時間に対する温度変化という形で温度センサ１７，１９により検出可能である。温度センサ１７，１９は加熱調理品の内部の２つの異なる位置にあり、特に熱流源２３に対して異なる間隔をおいているので、温度センサ１７，１９により検出される温度値の時間的推移を通じて、異なる種類の加熱調理品について互いに異なる温度波の位相ずれや振幅挙動を判定可能である。加熱調理品の種類判定のために十分正確な位相ずれや振幅挙動の判定を可能にするために、温度センサ１７，１９の間の間隔Ｘは、温度振動により引き起こされる加熱調理品内の温度波の幾何学的な長さよりも短いのが望ましい。加熱調理プロセスプローブ１の先端部７のそれぞれの歯に温度センサ１７，１９を配置した結果、加熱調理プロセスプローブ１による干渉作用が小さくなる。さらに、加熱調理プロセスプローブ１の先端部７の少なくとも表面素材は、先端部７の表面の熱伝導性が周囲の加熱調理品の熱伝導性よりも低くなるように選択されるのが好ましく、その結果、記録された測定値の評価に悪影響を与えかねない要因が、温度波領域への干渉につながることがなくなる。特に、図２に示す実施形態とは異なり、両方の温度センサのうちの一方が熱流源に配置されることが意図されていてよい。
【００３７】
加熱調理品の内部で温度振動を生成するために、例えば、熱流源２３が決まった時間的間隔で装置２５を通じて加熱調理品に熱エネルギーを供給し、および／または装置２７を通じて熱エネルギーを逃がすことが意図される。その結果として加熱調理品の内部で温度振動が生成されている間、温度センサ１７，１９を通じて記録される温度値が配線２１，９，１１を介して図示しない評価ユニットへ転送され、その評価ユニットで、検出された温度推移が中間保存されて分析される。この分析では、まず、加熱調理品の固有の熱伝導率λと温度伝導率ａが判定される。これらの加熱調理品の固有量の判定にあたっては、ある媒体中での温度波の伝搬と、電波または磁気波の伝搬との間で類推が成り立つという仮定が前提となる。ある媒体の電気インピーダンスは次式によって定義される。
【００３８】
【数１】
2006529024.tif 000009
【００３９】
Ｒ＝抵抗、ω＝角周波数、Ｌ＝インダクタンスおよびＣ＝キャパシタンス
【００４０】
抵抗ＲおよびキャパシタンスＣという電気量を熱的な対応物で置き換え、すなわち、Ｄ／（λ*Ａ）（このときＤ＝層の厚さ、Ａ＝層の面積）を熱抵抗として置き換え、Ｍ*ρ*ｃｐ（このときｍ＝層の質量、ρ＝層の密度、ｃｐ＝層の比熱）を熱容量として置き換え、インダクタンスＬをゼロに設定してみると、次のような思考モデルを完成できる。
【００４１】
１つの物体は、全熱容量が束ねられた熱質量によって表現可能で、この熱質量は広さＡの無限に薄い面であり、個々の熱質量の間の連結部は間隔長さｄを有していて無質量であり、固有の熱伝導率λを有していて、その結果、熱インピーダンスについて次式が得られる。
【００４２】
【数２】
2006529024.tif 000010
【００４３】
量ωは、電波の場合には電圧の角周波数を表すのに対して、ここでは温度振動の角周波数を表している。
【００４４】
物性値λおよびａは互いに無関係に現われるので、この両方の量を１回の測定サイクルに基づいて計算することも可能である。
【００４５】
有限数である面Ａ の熱質量および間隔長さｄを、無限に薄く相互に連結された平坦な無限数の層へ移し替えることで、固体中の熱流について次の標準式を使える。
【００４６】
【数３】
2006529024.tif 000011
【００４７】
このときＴは温度、ｔは時間、ａは温度伝導率、ならびに「数式」は間隔ｄの無限小の値である。こうして量ａについての算定式が得られるので、ａ＝λ／（ｃp・ρ）を通じて量λも算定できる。
【００４８】
したがって、記録された温度推移の分析により、熱伝導率λおよび温度伝導率ａの形態の有意な加熱調理品の固有量を判定することが可能である。これらの物性量が判定された後、本発明による方法では、データバンクに保存されている前述の物性値の数値の組み合わせとの比較によって、加熱調理品が判定されることが意図されている。このとき本発明では、特に測定曲線に対応する数値の組み合わせがデータバンクにない場合、いわば自己学習式に、該当する加熱調理品の種類がユーザーによってデータバンクに追加されることが意図されてもよい。このようにして、以後の加熱調理プロセスではその「新たな」加熱調理品の自動的な判定も本方法によって可能となり、そのようにして加熱調理プロセスの実施が簡易化されるとともに、加熱調理プロセスの結果の品質を高められる。
【００４９】
本発明の別の実施形態では、熱流源２３を通じてもっぱら熱エネルギーが例えば周期的・能動的に加熱調理品に供給され、もしくは所定の温度の上昇が熱流源２３で生成されることが意図されてもよい。このような温度振動に対する反応として記録された温度値を評価するために、上に説明した熱伝導モデルと並んで、数値プログラムを用いた別のモデルを基礎に据えることが意図されてもよい。温度推移についてのこの別案の分析モデルでは、特に、熱波の伝搬は球状にも円筒状にも平面状にも進行せず、加熱調理プロセスプローブ１自体によって著しい熱誘導と熱容量が加熱調理品へ運び込まれるという点を考慮できる。このような現象の補償をするために、波の変形と熱流源２３における瞬時熱流（momentary heat stream）とを活用して、固有の物性値または加熱調理品の固有値を判定する手法を採用できる。特にこの種の分析方法はフーリエアルゴリズムを直接的または改変形で活用する。このようにして分析結果をいっそう改善でき、特に、熱流源２３を設計的に簡素に製作し、特に加熱調理品から熱エネルギーを排出する装置２７を省略可能である。
【００５０】
次に、図３を参照しながら、本発明の方法で利用可能な加熱調理プロセスプローブ１’の形態の装置のさらに別の実施形態について説明する。図３は加熱調理プロセスプローブ１’の部分断面図であり、この図によれば加熱調理プロセスプローブ１’は軸部３’を含んでいる。図１および図２に示す加熱調理プロセスプローブ１とは異なり、加熱調理プロセスプローブ１’は単独の先端部７’を有している。さらに図３からわかるように、加熱調理プロセスプローブ１’の軸部３’は、低い熱伝導率を有する３つの区域３１ａ，３１ｂおよび３１ｃを有している。ここでの低い熱伝導率とは、加熱調理プロセスプローブ１’が中に挿入された図示しない加熱調理品の熱伝導率に対して熱伝導率が相対的に低くいか、または無視可能なことを意味している。軸部３’の内部には、加熱調理品へ熱エネルギーを供給する装置２５’と、加熱調理品から熱エネルギーを排出する装置２７’とを備える熱流源２３’がある。これに加えて加熱調理プロセスプローブ１’は、軸部３’の長手方向で互いに間隔をおいた２つの温度プローブ１７’および１９’を有している。温度プローブ１７’，１９’は配線２１’を介して、また熱流源２３’の装置２５’，２７’は配線２９’を介して、それぞれ図示しない評価ユニットと接続されている。図１と図２に示す加熱調理プロセスプローブ１とは異なり、装置２５’，２７’には配線２９’を介して、周期的に流れる冷却剤、または周期的に加熱された流体が熱媒体として供給される。これは特に空気または液体である。
【００５１】
すでに加熱調理プロセスプローブ１を使って説明したように、熱流源２３’を通じて、加熱調理プロセスプローブ１’を取り囲む加熱調理品の内部で温度振動が生成される。その結果として生じる温度（熱量）の波が加熱調理品を伝搬していき、このことは、温度センサ１７’，１９’で異なる温度推移を記録できるという結果につながる。区域３１ａ，３１ｂおよび３１ｃの範囲外では軸部３’の熱伝導率が高いので、温度センサ１７’，１９’は実効間隔Ｙすなわち間に配置された区域３１ｂの幅を有している。このような間隔Ｙがあるためにセンサ１７’，１９’で記録される値の間で位相差または異なる振幅位置が生じ、これらの値を用いて、上に説明したように、物資の固有量または加熱調理品の固有量である熱伝導率と温度伝導率を判定し、それに基づいて物質または加熱調理品の種類を推定できる。
【００５２】
本発明による装置の図示しない別の有利な実施形態では、評価ユニットまたはデータ記憶装置が携帯型装置の内部で具体化されていることが意図されてもよい。すなわちこのように構成された装置は、さまざまな種類の物質の測定値を集めたり、加熱調理プロセスに関わりなく加熱調理品の種類を判定可能とするのに利用可能な、携帯型測定器となる。
【００５３】
以上の説明、図面、ならびに特許請求の範囲に開示されている本発明の構成要件は、単独でも任意の組み合せの形でも、さまざまな実施形態で本発明を具体化するための発明の要部となり得る。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の方法で利用可能な加熱調理プロセスプローブの第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の加熱調理プロセスプローブを示す詳細図である。
【図３】図本発明の方法で利用可能な加熱調理プロセスプローブの第２実施形態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１，１’  加熱調理プロセスプローブ
３，３’  軸部
５  握り
７，７’  先端部
９  配線束
１１  接続配線
１３  歯
１５  歯
１７，１７’  温度センサ
１９，１９’  温度センサ
２１，２１’  配線
２３，２３’  熱流源
２５，２５’  熱エネルギー供給装置
２７，２７’  熱エネルギー排出装置
２９，２９’  配線
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ  区域
Ｘ，Ｙ  間隔
Ａ  部分図
【国際調査報告】
2006529024.tif 000012
2006529024.tif 000013
2006529024.tif 000014
2006529024.tif 000015
2006529024.tif 000016
2006529024.tif 000017