JPS6027506B2 - 赤外線検知による食品の加熱制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 電子レンジを含む加熱調理器において、自動的に調理の
進捗度合を知って、加熱熱源を制御することは、上手に
又自動的に調理が出来るという点で、非常に期待されて
いる。

このための手段としては、各種調理器において多くの試
みがなされている。

例えば庫内の雰囲気温度検知法、食品に温度センサを挿
入する方法、さらには水分を含む食品が、調理進行にと
もなって発生する水蒸気を湿度検知器で調べる方法等が
ある。 、食品にセンサを挿入す
るものは、食品の温度を直接知る点で長所はあるが、反
面食品のある１定個所の温度情報しか分らないこと、冷
凍食品の解凍時のように、食品が硬くてセンサ挿入に困
難をきたすなど、問題点もある。

又、上記の残る２つの方法（雰囲気温度検知法、湿度セ
ンサ利用による方法）は、食品の温度を間接的にしか検
知できないこと等の問題があり、当初に挙げた期待に充
分応えうる内容には完成されていない。以上のべたよう
なニーズの背景と、科学技術の進歩によるセンサ材料の
改良、製造技術の発展による非接触温度センサ開発のシ
ーズは、最近民生レベルでドッキング可能に近い形にな
ってきている。

その中でも絶対零度以上の物体は、必らず赤外エネルギ
ーを出し、そのエネルギー量は、物体の温度と相関があ
る、本発明は、この原理を利用して検知をする赤外線検
知センサーのシーズに相当し、このセンサーを加熱調理
器に応用した食品の加熱制御方法に関するものである。

民生用に使うという観点から、常温使用可能のセンサ（
液体窒素などによる冷却が不要なもので一般に感度は低
い）、又、対象を食品の温度検知をするということで、
対象物の温度は冷凍状態の−２０〜一１０午０からこげ
目がつく温度１２０〜１８０℃ということで小さな赤外
入力エネルギーを処理する必要があること、り絶対温度
をＴとしたとき１はり×Ｔ４に比例する）調理器なので
、その熱源（ヒータや高周波発生器）が発生する誘導や
電波放射による雑音がある。上記入力エネルギーが小さ
いこと、センサ感度が低いことと考え合せるとＳ／Ｎ比
の点で多くの問題が潜在する。

さらに赤外検知センサは対象とする波長が数ミク。

ン（ｒｍ）〜数１０ミクロン（ムｍ）と長いが、本質は
光学系利用のものであるので、光学系の汚れの問題があ
る。調理器のセンサとして利用可能にするには、これら
の問題を解決する必要があり、そのための多くの工夫、
構造の限定をする必要がある。さらに赤外線により食品
の温度を測定すると言っても、食品の表面を測定するだ
けであるから容積のある（厚みのある）食品全体の調理
進捗を知れることではない。

一般に加熱器で加熱をした場合、食品の表面温度と、内
部温度には差がある。従って、表面の温度情報から、食
品全体の調理進捗度合を制御するための工夫も必要とさ
れる。本発明はこれらの工夫、限定に関する内容である
。本発明は特に表面温度情報から食品全体の調理進捗度
合を制御することに関るものである。調理（解凍も含む
）をする場合、要求されることは、１ スピーディであ
ること、２ 出来上りに失敗がないこと。特に出来すぎ
ることは禁物である。更に３ 使い勝手を良くするには
、量や、厚みを毎回測ることなく自動的に行なわれれば
ベストである。従来この目的のために、例えば電子レン
ジの解凍をする場合を考えると、食品の量を測り、電波
出力を定格出力の半分以下にし、経験にもとずく換算時
間で、設定してやることがされている。

上言己１の観点からは、出力を低下させるので長時間か
かる。２の鶴見点からは、時間設定を謀まると過加熱に
なる時がある。

３重量を毎回測定し標準時間に換算する手間がかかると
いう問題がある。

一方、赤外線による温度検知は表面温度を測定するので
、過加熱の心配は少ないが、特別の工夫の必要がいる。

例えば電子レンジで解凍を進めるとき、同一重量、形状
でも材質の差で表面の温度変化は大きく異なるものであ
る。これは肉の赤身の部分を検知するときと、脂肪部を
検知するときで倍以上の差がぎる事実となって現われる
。赤身と脂肪部で電波の吸収率、水の含有量、比熱の関
係で、これは当然の結果である。しかし両者の加熱エネ
ルギー量は殆んど等しくする必要がある。この問題の解
決法として本発明は、初めは、強い出力で加熱をし、次
に放層したあと、弱い出力で加熱をするときの温度上昇
特性をみることで必要適量エネルギーを決めようとする
ものである。

本発明の一実施例を、図によって説明する。第１図は熱
源は明示していないが、加熱調理器である。１はケース
、２は脚、３は加熱浜萱壁、４は食品受皿台５を回転駆
動するモータ、６は食品で血７に載っている。

８は加熱室である。

９は加熱室壁３の天井中央部に設けられた開孔、ｌｏは
チョッパ羽根、１１はチョツパモ−夕、１２は反射鏡、
１３は視野限定フード、１４は反射凹面鏡を有する鏡で
ある。

１５は赤外線検知センサである。

第２図は本発明による食品加熱制御方法の１例を示すも
ので、ａ図は加熱鎌至過にともなって、変化する食品表
面温度を示し、ｂ図はその加熱出力の時間との関係を示
す。

本発明は第２図に示すように、初め、第１の加熱出力Ｐ
，で加熱し、食品の表面温度が、食品によってあらかじ
め決められている第１の設定温度Ｔ，になったときに、
加熱を休止し、同様に決められている第２の設定温度Ｔ
２まで下がったときに、再び、第２回目の加熱を行ない
、第１の設定温度Ｔ，に上ったときに加熱を休止し、第
２の設定温度ちまで下がったときに第３回目の加熱に入
っていき、このような、加熱と休止を繰返していく、こ
の間で、休止に入って一定時間７ｆ経ても、あらかじめ
食品によって決められた第３の設定温度ｔここで、Ｔ，
〉Ｔ３＞Ｔ２）に下がらなかったときに、さらに、加熱
を休止し続け、第３の設定温度Ｌに下がるのを待って、
第２の加熱出力Ｐ２で加熱を開始する。

この第３の設定温度Ｌから、再び、第１の設定温度Ｔ，
になるまでの時間？を計測し、この計測僅から２非礎の
加熱時間を決定する。たとえば、この時間すのＫ倍の時
間Ｋ丁加熱する。そこで、この時間７は以後の加熱時間
の基となる重要な値である。上述のような制御方法をと
ることによって、食品の初温度のバラツキがかなり軽減
される。

加熱によって第１の設定温度Ｔ，まで上昇した食品の表
面温度は、加熱が休止すると、表面からの放熱の外、食
品内部の低温による温度勾配のための熱移動によって時
間経過にしたがって低下していく。加熱と休止の繰返し
の初期段階における休止期間のように、食品の内部温度
が低温で、温度勾配が大きい程、表面温度も短時間で低
下するが、加熱と休止を繰り返して進んでくると、食品
の内部温度が次第に上昇して、内部の温度勾配が小さく
なって、表面温度が低下するのに時間が長くかかるよう
になる。上述の制御方法のように、一定時間丁ｆ経過し
ても、第３の設定温度Ｔ３まで達しなくなる加熱休止サ
イクルで、設定温度Ｔ３に下がるのを待って、第２の加
熱出力Ｐ２での加熱に入ることにしている。つまり、低
温の食品程、加熱休止サイクルを多数回続け、高温の食
品程、加熱サイクルを少なくするので、第２の加熱出力
Ｐ２での加熱に入るときは、食品の初温度がかなりバラ
ッィでいてもすべての食品について、食品の内部温度が
、初温度から表面温度Ｌに近づいた値となり、初温度の
バラッキがかなり軽減される。このよう内部温度も含む
食品温度を揃えてから、第２の加熱に入り設定温度Ｔ，
になるまでの時間丁が求められるので、この丁の値は、
食品の量、材質および形状だけの情報が含まれたものと
なり、食品の初温度には殆ど影響しないものになる。第
２図、第３図における点孫劇ま食品内部温度の推定値の
変化である。

また第２図の例では、第２の加熱出力での加熱後は、食
品の表面温度が第１の温度Ｔ，になるまで加熱し、ざら
に引続いて、第２の加熱を始めてから第１の温度Ｔ，に
なるまでの時間７に食品によってあらかじめ決められた
定数Ｋを乗じた時間Ｋィだけ加熱する。

第２の加熱出力による加熱で第２の設定温度Ｌから第１
の設定温度Ｔ，に達する時間７は食品の量あるいは個数
によって長短の差が生じ、これらの大小の情報を含んで
いる。

また、食品の材質や含水量によっても差が生じ、食品の
電波吸収量、比熱などの情報を含んでいる。また、この
時間７は薄い物を加熱すると短か〈、厚物を加熱すると
長くなる。これは薄物の場合、表面と内部の温度勾配が
小さい状態で、加熱が進むのに対し、厚物は温度勾配が
大きいので、表面温度が下がろうとする傾向と、加熱に
より上昇しようとする傾向のバランスで、表面温度の上
昇特性が決まるからである。即ち、この温度上昇特性は
、形状による差（食品の厚み）の情報が含まれているの
である。そこで、この時間７は以後の加熱において、解
凍や低温加熱食品（７ぴ０〜８０こＣ以下の加熱調理）
などの場合、食品の最終温度を最適とするための加熱ェ
ネルギ量を求めることができる。

また一般調理食品の場合、その食品の水分の蒸発熱さら
に、その食品の味を作り出すために必要な熱量を含めた
、その食品の調理に必要な適量のェネルギを実験的に決
めることができる。したがって、こうして求めた値が時
間７の大体Ｋ倍となるので、食品個有の定数Ｋを決める
ことができる。第２図の例は、解凍の場合、第１の設定
温度を最高限界温度以下にたとえば１０〜２０℃位に置
き、この限界温度を越えないよう第１の設定温度に達し
たら加熱を一定時間休止し、再び加熱を繰り返す制御方
法をとっている。

そしてその加熱の延べ時間を時間７のＫ倍としている。
これによって、食品の内部の温度も表面温度にかなり近
い値たとえば０℃付近になり解凍が完了する。また、低
温度加熱食品の場合には、この第１設定温度を同様に、
これ以上越えてはならない温度にとるが、解凍の場合に
〈らべて比較的高い温度、たとえば、２００ 〜７０ｑ
ｏ位に選ぶ。また一般調理食品の場合は、最終温度が食
品の水分が沸騰し始める温度以上であり、味を作るまで
の時間Ｋ７だけ、第２の加熱を延長継続する制御方法で
ある。

ここで、第１の加熱出力Ｐ，と第２の加熱出力Ｐ２はあ
らかじめ食品によって決められた値をとることが望まし
い。

これは、食品によって内部温度が表面温度に近い値で加
熱完了させるためには、比較的低電力で加熱せねばなら
ぬし、また、この差温度というよりも比較的短時間で加
熱完了させる方がよい場合、高い電力で加熱せねばなら
ぬからである。このように本発明による食品の加熱制御
方法では、１ ７０〜８０００以下の位の低い設定温度
からの情報でち汎降の加熱制御をしようとするものであ
るから、食品から油や肉片、肉汁が跳び始める温度（た
とえば７ぴ０）に達したとき、光学系を遮蔽する機構を
つけて、光学系の汚れを防止することができる。

２ 食品の温度上昇限度がある程度、Ｔ，の設定で管理
できるので抑えられ過加熱が発生し１こくし、。

３ 食品の量、材質および形状（厚みが厚いか薄いか）
の違いに対しても、必要ェネルギが適確に設定できる。

さらに、食品の初温度の違いに対しても影響が少ない。
以上の効果から食品の解凍を含む調理全般について、食
品の種類の指定だけで、その量、形状、初温度に影響の
少ない、自動調理が実現できる。以上、本発明の全体概
要を示すために、図示した内容は、構成法、赤外線検知
器など極く限られた１例について図示したものであり、
本発明の内容がこれらに限定されるものでないことは明
らかである。たとえば、加熱完了以前にシーケンスの進
捗をブザー表示で報知するなどの考えは、本発明に含ま
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す調理器の構成図、第２
図は本発明の一実施例の加熱制御方法による表面温度の
経過図で同図ａは食品表温度の変化図、同図ｂは加熱出
力図である。 ６・・・・・・食品、１５・・・・・・赤外線検知器。 第１図第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 食品から放射する赤外線を受け、その表面温度を測
   る赤外線検知器をもち、また加熱出力を変化できる加熱
   調理器において、最初第１の加熱出力Ｐ＿１で加熱し、
   食品の表面温度が、食品によつてあらかじめ決められて
   いる第１の温度Ｔ＿１になつたときに加熱を休止し、同
   様に決められている第２の温度Ｔ＿２まで下がつたとき
   に再び、第２回目の加熱を行ない、第１の温度Ｔ＿１に
   上つたときに加熱を休止し、第２の温度Ｔ＿２まで下が
   つたときに第３回目の加熱に入つていき、このような加
   熱と休止を繰り返していく間で、休止に入つて一定時間
   τ＿ｆ経ても、あらかじめ食品によつて決められた第３
   の温度Ｔ＿３（ここでＴ＿１＞Ｔ＿３＞Ｔ＿２）に下が
   らなかつたときに、さらに加熱を休止し続け、第３の温
   度Ｔ＿３に下がるのを待つて、第２の加熱出力Ｐ＿２で
   加熱を開始し、第２の加熱を始めてから第１の温度Ｔ＿
   １になるまでの時間τに食品によつてあらかじめ決めら
   れた定数Ｋを乗じた時間Ｋτだけ加熱することを特徴と
   した赤外線検知による食品の加熱制御方法。 ２ 第１の加熱出力Ｐ＿１と第２の加熱出力Ｐ＿２は食
   品によつて、あらかじめ決めることを特徴とした特許請
   求の範囲第１項記載の赤外線検知による食品の加熱制御
   方法。