(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
食品を収納する加熱室と、前記食品を加熱するための加熱手段と、前記加熱室の壁面に形成された赤外線透過孔と、前記赤外線透過孔を通過する食品からの赤外線を受光し食品の温度を検知するための赤外線センサと、前記食品からの赤外線を断続するチョッパと、前記チョッパ温度を検出するためのチョッパ温度検出手段と、前記赤外線センサの出力と前記チョッパ温度検出手段の出力を用いて前記食品温度を算出する温度算出部を有し、温度算出する際には前記赤外線センサの出力勾配を考慮して温度算出することを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
温度算出する際には赤外線センサの温度勾配を考慮した請求項１記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は食品等からの赤外線を検知して自動加熱を行う電子レンジなどの加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の加熱装置は、センサの信号処理の基本的な考え方は特開昭５４−１１２０４９号公報に示されている。すなわち、赤外線センサの出力値だけでは、食品温度が赤外線センサの温度（＝チョッパ温度）より低いのか、高いのかが判別できない。そこでチョッパの開閉タイミングと赤外線センサの信号の位相を比較する必要が生じてくるので、その方法が特開昭５４−１１２０４９号公報や特開昭６０−６８３５号公報に示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この方式では、特開昭６０−６８３５号公報の方法では位相合わせに複雑な方法が必要であり、また、特開昭５４−１１２０４９号公報や特開昭６０−６８３５号公報等も回路の規模が大きくなり、近年の省・スペース設計のネックになっているという課題を有していた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、食品を加熱するとその表面温度が上昇するので、赤外線センサの出力とチョッパ温度検出手段の出力を用いて前記食品温度を算出する際には算出した赤外線センサの出力勾配または温度勾配を考慮して温度算出する。すなわち、赤外線センサの出力値が減少，増加している時を場合分けして食品温度を算出するようにする。このようにすることで、チョッパの開閉タイミングと赤外線センサの信号の位相を比較する必要がなくなる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は食品を収納する加熱室と、前記食品を加熱するための加熱手段と、前記加熱室の壁面に形成された赤外線透過孔と、前記赤外線透過孔を通過する食品からの赤外線を受光し食品の温度を検知するための赤外線センサと、前記食品からの赤外線を断続するチョッパと、前記チョッパ温度を検出するためのチョッパ温度検出手段と、前記赤外線センサの出力と前記チョッパ温度検出手段の出力を用いて前記食品温度を算出する温度算出部を有し、温度算出する際には前記赤外線センサの出力勾配または温度勾配を考慮して温度算出する。
【０００６】
そしてチョッパの開閉タイミングと赤外線センサの信号の位相を比較する必要がなくなり、位相合わせという複雑な方法が不必要になり、回路の規模も小さくなるので省スペース設計が実現できる。
【０００７】
【実施例】
（実施例）
以下本発明の実施例について図面を用いて説明する。図１は本発明の実施例の加熱装置の要部ブロック図である。１は加熱室、４は加熱手段としてのマグネトロンであり、駆動回路２を介して制御部８の信号により発振したマイクロ波が導波管（図示せず）を介して加熱室１内に放射され、食品３が導電加熱されるようになっている。６は焦電素子からなる赤外線センサであり、加熱室１に形成された赤外線透過孔５より、食品３からの赤外線が制御部８の信号により駆動回路１１を介して駆動されるチョッパ駆動手段であるモータ１０に連結されたチョッパ９で断続されつつ赤外線センサ６へ到達する。制御部８へは増幅，バンドパスフィルタ，全波整流回路等から構成される信号処理回路７を経たＩＲセンサ６の信号及び、信号処理回路１２を介したチョッパ温度検出手段であるサーミスタ１３の信号が入力され、温度算出部１４で食品温度が算出される。そのときのＩＲセンサ６の出力値は記憶部１５で記憶され、次の測定タイミングサンプリングしたＩＲセンサ６の出力値と、記憶部１５で記憶されている前回の出力値を用いて出力勾配を算出し、この出力勾配を用いて計算した温度を食品温度とする。
【０００８】
また温度勾配を考慮する場合はその算出された温度は記憶部１５で記憶されるが、次の測定タイミングで測定され、温度算出部１４で算出された温度と、記憶部１５で記憶されている前回の温度を用いて温度勾配を算出し、この温度勾配と今回算出した温度をもちいて算出した温度を食品温度とする。
【０００９】
次に、上記のような構成において、図２，図３の信号波形図を参照しながら本発明の原理を説明する。
【００１０】
まず、赤外線センサーを用いての食品温度は赤外線センサ６の入力信号Ｖ0 、食品温度ＴO 、チョッパ温度をＴa 、比例定数をηとすると、
Ｖ0 ＝η・｜ＴO 4 −Ｔa 4 ｜
という一般式（食品，チョッパの放射率は１に近似）より、
ＴO ＝（±Ｖ0 ／η＋Ｔa 4 ）1/4                             （１）
より求められる。ここで、チョッパ温度Ｔa は、サーミスタ１３の特性による出力電圧→温度テーブルがあらかじめマイコン等よりなる制御部８に記憶させてある換算テーブルを用いて算出される。（１）式より時間＝ｔの時のＶa ，Ｖ0 ，Ｔa ，ＴO をＶa （ｔ），Ｖ0 （ｔ），Ｔa （ｔ），Ｔ0 （ｔ），時間＝ｔ＋１の時のＶa ，Ｖ0 ，Ｔa ，ＴO をＶa （ｔ＋１），Ｖ0 （ｔ＋１），Ｔa （ｔ＋１），Ｔ0 （ｔ＋１）とすると、Ｔ0 （ｔ＋１）は、
ＴO + （ｔ＋１）＝（＋Ｖ0 （ｔ＋１）／η＋Ｔa （ｔ＋１）4 ）1/4 
ＴO - （ｔ＋１）＝（−Ｖ0 （ｔ＋１）／η＋Ｔa （ｔ＋１）4 ）1/4 
のどちらかである。ここでＴO + （ｔ＋１）は（１）式でプラス符号を、ＴO - （ｔ＋１）は（１）式でマイナス符号を選択した時の温度である。
【００１１】
図２，図５は加熱の進行にともなって、Ｖ0 が減少しているすなわち、ＴO ＜Ｔa の状態であり、図３，図６は加熱の進行にともなって、Ｖ0 が増加しているすなわち、ＴO ＞Ｔa の状態である。なぜなら、加熱の進行にともなって、食品温度は必ず上昇するからである。このように連続的に波形を観測すると、（１）式において、どちらの符号を採択すれば良いかが分かる。
【００１２】
次いで、図２，図５及図３，図６の温度算出図、図４，図７のフローチャートを用いて、上述の原理に基づく、本実施例の加熱装置の動作を説明する。
【００１３】
マイコン８にはあらかじめ図４，図７に示す内容のアルゴリズムがプログラムされており、調理の開始が指示されると、上述した負荷等が駆動されるとともに、１６でサンプリングタイムが来たら１７でＶa ，Ｖ0 を取り込む。もし、ノイズが重畳されるようであったら、取り込み回数を多くして平均化等の処理をしても良い。１８では上述したように、出力電圧Ｖa →温度Ｔa テーブルにより、Ｔa を算出する。２０，２１，２２では、記憶部１５よりロードしたＶ0 （ｔ）と今回取り込んだＶ0 （ｔ）との差でもって、出力勾配の正または負が判別すれば、正のときはＴO + （ｔ＋１）を、負の場合はＴO - （ｔ＋１）をＴO （ｔ＋１）として採用する。そして、２３でＴO （ｔ＋２）の計算のために、Ｖ0 （ｔ＋１）を記憶部１５に格納しておく。なお出力勾配が零のときは温度算出はせずに、次のルーチンに抜ければ良い。
【００１４】
温度勾配を考慮する時は図７の１９では上述したＴO + （ｔ＋１），ＴO - （ｔ＋１）の両方を算出し、２１，２２，２３でＴO + （ｔ＋１）と記憶部１５よりロードしたＴO （ｔ）との差でもって、勾配の正または負が判別され、正のときはＴO + （ｔ＋１）を、負の場合はＴO - （ｔ＋１）をＴO （ｔ＋１）として採用する。そして、２３でＴO （ｔ＋２）の計算のために、Ｖ0 （ｔ＋１）を記憶部１５に格納しておく。勾配が零の時は何もせず次のルーチンに抜ければ良い。
【００１５】
なお、上記実施例では電子レンジへの適用について述べたが、赤外線センサーを用いて加熱動作を制御するものであれば、他の機器にも適用可能である。また、回転式のチョッパを用いる場合について述べたが往復動式のチョッパを用いる場合についても同様に実施する事ができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、食品からの赤外線を受光し食品の温度を検知するための赤外線センサと、前記食品からの赤外線を断続するチョッパと、前記チョッパ温度を検出するためのチョッパ温度検出手段と、前記赤外線センサの出力と前記チョッパ温度検出手段の出力を用いて前記食品温度を算出する温度算出部を有し、温度算出する際には算出した出力勾配または温度勾配を考慮して温度算出するので、チョッパの開閉タイミングと赤外線センサの信号の位相を比較する必要がなくなり、位相合わせという複雑な方法が不必要になり、回路の規模も小さくなるので省スペース設計が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の加熱装置の要部ブロック図
【図２】同加熱装置の出力勾配を考慮した動作を説明するための信号波形及温度算出図
【図３】同加熱装置の出力勾配を考慮した動作を説明するための信号波形及温度算出図
【図４】同加熱装置の出力勾配を考慮した動作を説明するためのフローチャート
【図５】同加熱装置の温度勾配を考慮した動作を説明するための信号波形及温度算出図
【図６】同加熱装置の温度勾配を考慮した動作を説明するための信号波形及温度算出図
【図７】同加熱装置の温度勾配を考慮した動作を説明するためのフローチャート
【符号の説明】
１  加熱室
３  食品
６  赤外線センサ
８  制御部
９  チョッパ
１０  モータ
１３  サーミスタ
１４  温度算出部
【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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