JP4155263B2 - 加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、圧力容器（圧力鍋）を使用して調理する加熱調理器に関するものである。

従来、この種の加熱調理器は、圧力容器の底面に接するように配置した温度センサにて圧力容器の底面温度を測定して、圧力容器の底面温度が圧力容器内の沸騰により圧力調整弁からの蒸気漏れが起こるよりも低い温度の圧力調理温度に達すると、所定の温度にて温度制御するものや加熱量を低減するものがあった（例えば、特許文献１参照）。

図３は、従来の加熱調理器のブロック図を示すものである。図３において、圧力容器５１を器具本体５２に着脱自在に収納し、電気発熱体５３に載置している。圧力容器５１の蓋部には圧力容器５１内部の圧力を所定の圧力以下に抑制する圧力調整おもり５４を設置している。圧力容器５１の底面温度を検知する温度センサ５５を圧力容器５１の底面に接するように配置しており、温度センサ５５で検知した底面温度は制御回路５６に伝えられるように構成している。器具本体５２の側面には操作部５７を配置して制御回路５６に調理時間の設定や調理開始などの情報を伝えるようにしている。

ここで、圧力容器５１に調理物を入れ、電気発熱体５３に載置して操作部５７にて調理物に応じた調理時間をセットして調理開始を指示すると、制御回路５６は電気発熱体５３に通電を開始する。圧力容器５１の底面温度を温度センサ５５で検知し、圧力調整おもり５４から蒸気が出る温度の少し手前に設定した所定の温度に達すると、制御回路５６は操作部５７で設定した調理時間の減算タイマを作動させ、同時に電気発熱体５３への通電率を低下するか、または電気発熱体５３の通電を停止して温度の低下を温度センサ５５が検知すると再度電気発熱体５３への通電を行うという動作を繰り返して圧力容器５１の温度制御を行う。調理時間の減算タイマが終了すると制御回路５６は電気発熱体５３への通電を停止し、圧力容器５１内の温度が低下すると共に、圧力が低下し、調理が完了する。
特開平１０−２９０７４９号公報

しかしながら、前記従来の構成では、圧力容器５１内が調理に適した圧力に達したかどうかの判断を温度センサ５５の絶対値で判断する必要があるため、温度センサ５５と温度センサの出力から温度を検知する温度検知回路の絶対値精度が高いレベルで必要になり、コストが上昇するという課題があった。また、温度検知の精度を高くするために圧力容器５１に面で接するような温度センサ５５構成とする必要があり、温度センサ５５のセンシングするための温度センサ部の可動構成や接触面の露出を回避できず、コストの上昇と意匠性の限界、使用耐久性の低下、お手入れ性の悪化が避けられないという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高精度の温度センサや温度検知回路、圧力容器に直接面接触させる温度センサ構成を必要とせずに、調理性能の向上と、意匠の自由度向上と、使用耐久性の向上と、お手入れ性の向上とを実現した加熱調理器を提供することを目的としている。

前記従来の課題を解決するために、本発明の加熱調理器は、トッププレートと、内部の圧力を所定の圧力以下に抑制する圧力調整弁を備えた圧力鍋の底面を前記トッププレート越しに誘導加熱するための加熱手段と、前記底面温度を前記トッププレート越しに測定する温度測定手段と、前記加熱手段を制御する制御部とを備え、前記制御部は前記底面温度の温度上昇傾向が上に凸状の飽和傾向から下に凸状の上昇加速傾向へ変わる屈曲点を検出すると、前記圧力鍋の内圧が周囲の気圧よりも高い圧力に加圧され始めたと判断し、前記屈曲点を検出した時点の前記底面温度である加圧開始温度Ｔ１から温度差α１だけ高い温
度Ｔ２に前記底面温度が達すると、前記加熱手段の火力を低下するようにしたものである。

これによって、１気圧沸騰付近の自然現象を基に温度制御できるので、高精度の温度センサや複雑な温度検知構成を使用せずして圧力調理の自動制御を行うことができる。

本発明の加熱調理器は、一般精度の安価な温度センサや圧力鍋に非接触式の意匠性の高いセンサ構成を用いて加圧調理を実現することができる。

第１の発明は、トッププレートと、内部の圧力を所定の圧力以下に抑制する圧力調整弁を備えた圧力鍋の底面を前記トッププレート越しに誘導加熱するための加熱手段と、前記底面温度を前記トッププレート越しに測定する温度測定手段と、前記加熱手段を制御する制御部とを備え、前記制御部は前記底面温度の温度上昇傾向が上に凸状の飽和傾向から下に凸状の上昇加速傾向へ変わる屈曲点を検出すると、前記圧力鍋の内圧が周囲の気圧よりも高い圧力に加圧され始めたと判断し、前記屈曲点を検出した時点の前記底面温度である加圧開始温度Ｔ１から温度差α１だけ高い温度Ｔ２に前記底面温度が達すると、前記加熱手段の火力を低下するとすることにより、１気圧沸騰付近の自然現象を基に温度制御できるので、高精度の温度センサや温度検知構成を使用せずとも安価で圧力調理の自動制御ができ且つ意匠性の高い加熱調理器を実現することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の制御部を、温度測定手段で測定した底面温度の温度上昇勾配を前回までに測定した前記温度上昇勾配の最小値に比べて小さいときに前記最小値を更新することで前記温度上昇勾配の最小値を求めるとともに、前記温度上昇勾配の最小値よりも大きな温度上昇勾配しきい値を設定し、前記温度上昇勾配が前記温度上昇勾配しきい値を上回るのを検知したときの前記底面温度を加熱開始温度Ｔ１とするようにしたとすることにより、具体的に第２の発明の加熱調理器を実現することができる。

第３の発明は、特に、第２の発明の制御部を、温度上昇勾配が温度上昇勾配しきい値を上回るのを検知したときの底面温度を加熱開始温度Ｔ１とすることに代え、前記温度上昇勾配の最小値を最後に更新したときの前記底面温度を記憶しておき、前記温度上昇傾向の屈曲点を検出したときに、記憶している前記底面温度を加圧開始温度Ｔ１とするとすることにより、温度上昇傾向の屈曲点の判断遅れが発生しても自然現象を基にした正確な情報である１気圧の沸騰時点の温度を基準にできるので、より精度の良い圧力調理の自動制御を行える加熱調理器を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態における加熱調理器のブロック図を示すものである。

図１において、加圧調理をする圧力鍋１をトッププレート２に載置し、加熱手段３により圧力鍋１をトッププレート２越しに誘導加熱する。圧力鍋１内の圧力が加圧されていない状態にて内部の水分が沸騰すると蒸気が発生して蒸気圧や流量による差圧などにより加圧弁９を閉じるように作用する。その後、さらに加熱を続けると圧力鍋１内の圧力が高くなり、圧力が所定の圧力に達すると圧力鍋１の蓋部に設置した圧力調整弁４から圧力鍋１内の蒸気を放出して圧力鍋１内の圧力を所定の圧力以下に抑制する。温度検知手段（温度測定手段）５は圧力鍋１の底面の温度をトッププレート２越しに温度検知し、制御部６は
温度検知手段５で検知した温度に応じて加熱手段３を制御する。使用者は操作部７を操作して圧力調理時間の設定と調理の開始を制御部６に伝える。圧力調理タイマ８は減算タイマでありタイマの減算が終了すると制御部６にタイマの計時完了を伝える。

以上のように構成された加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。

まず、圧力鍋１に調理物を入れ、圧力調整おもりなどで構成される圧力調整弁４をセットする。圧力鍋１をトッププレート２の所定の位置に載置し、操作部７により加圧調理時間を設定して、調理開始の指示をすると、制御部６は加熱手段３を通電して圧力鍋１を加熱する。圧力鍋１の温度が上昇して１気圧の沸騰が始まると加圧弁９を通って蒸気が圧力鍋１外に放出されるため気化熱の放出により圧力鍋１の温度上昇が飽和傾向になる。さらに蒸気の流量が増えてくると流量による差圧により加圧弁９が閉じ、圧力鍋１内の気圧が上昇し、圧力鍋１の鍋底温度も再度上昇を続ける。さらに加熱手段３による加熱を続け、圧力鍋１内の気圧が圧力調整弁４により設定している所定の圧力に達すると圧力調整弁４が作動して圧力鍋１内の蒸気が放出され、圧力鍋１内の気圧が圧力調整弁４により設定している所定の圧力に維持される。

図２は、本発明の実施の形態における加熱調理器の温度検知手段５の温度変化チャートを示すものである。

図２において、温度検知手段５の温度が温度θ０である時間ｔ０にて調理を開始し、制御部６は加熱手段３を制御してトッププレート２越しに圧力鍋１を加熱する。温度検知手段５は調理開始後は常にトッププレート２越しに圧力鍋１の鍋底温度を検知し続けており、制御部６は、温度上昇の傾向を知るために例えば温度が１度上昇するのに掛かる時間を計時し続けている。

温度上昇の傾向が最も上昇速度の遅い状態を探るため、温度が１度上昇するのに掛かる時間が前回までに測定した最大の時間と比較して、より長ければ記憶していた最大の時間を更新する。圧力鍋１の温度上昇速度は圧力鍋１内の水分が１００℃に近づくにつれて気化熱によりエネルギーが奪われるため１気圧の沸騰の時間ｔ３直後で圧力鍋１の温度上昇速度が最も遅くなり、従って温度検知手段５の検知遅れ時間のため時間ｔ４で温度検知手段５の温度上昇速度が最も遅くなり、そのときの温度上昇傾きを傾きＡｍｉｎとする。

調理を開始してから圧力鍋１の内容物が沸点に達して１気圧の沸騰を継続すると加圧弁９を備えている場合は蒸気の発生量が増加し、蒸気の流量による差圧によって加圧弁９が閉じ、加圧弁９を備えていない場合でも１気圧の沸騰を継続すると圧力鍋１内の気圧が上昇し始めることにより、圧力鍋１内の沸点が上昇し始めるため、圧力鍋１の温度が再び上昇して行くことにより温度検知手段５の温度上昇速度が再び速くなり始める。この温度上昇速度の変化を検知することにより加圧開始を検知することができる。例えば、温度検知手段５の温度上昇傾きの最小値であった傾きＡｍｉｎにおける１度上昇するのに掛かる時間の２／３未満の時間で１度上昇するのを検知した時点の時間ｔ５が圧力鍋１の加圧開始を検知したタイミングとなる。そのときの温度上昇傾きが傾きＡ１である。上記においての傾きＡｍｉｎに対する傾きＡ１が温度上昇勾配しきい値であり、温度検知手段５の検知温度の温度上昇勾配がＡ１以上、すなわち傾きＡｍｉｎにおける１度上昇するのに掛かる時間の２／３未満の時間で１度上昇するのを検知することをもって加圧開始検知を完了するように動作する。

加圧開始検知を完了した時点の温度検知手段５の検知温度を温度Ｔ１としたときに温度Ｔ１よりも所定の温度差α１だけ高い温度を温度Ｔ２としたとき、加圧開始検知完了後も加熱を続けていくと温度検知手段５の検知温度は圧力鍋１の内圧上昇すなわち温度上昇に
伴い上昇していき、温度Ｔ２に達すると所定の圧力に達したと判断して制御部６は加熱手段３の火力を低下させて圧力鍋１の内圧の上昇すなわち温度の上昇速度を低下させ、圧力鍋１の内圧を所定の圧力に制御する。目標の内圧とするための温度Ｔ２は絶対値ではなく、１気圧の沸騰に伴う自然現象により決定した温度Ｔ１に基づいて相対的に決定しているため、内圧の精度は温度Ｔ１の精度に依存するが、絶対温度精度の悪い温度検知機構にて絶対温度でＴ２を決定するのに比べると、温度Ｔ１は１気圧の沸騰による温度上昇の変化や加圧弁の閉作動を観測することで比較的精度良く決定することができる。

しかしながら、１気圧沸騰検知時点の温度Ｔ１は圧力鍋１や温度検知機構などの熱容量や、検知アルゴリズムの判定時間などにより、実際に圧力鍋１の内圧が加圧開始された時点からはいくらか検知遅れが生じるため、温度Ｔ１を基準に設定した温度Ｔ２は若干の誤差を含んでいる。その誤差を少しでも低減するべく、圧力鍋１が実際に加圧開始され始めたタイミングに最も近いパラメータを利用するために、温度検知手段５の温度上昇速度が最も遅くなる傾きＡｍｉｎの時点が圧力鍋１の加圧開始のタイミングに比較的近い事象であることから、傾きＡ１を検知したときにそれ以前の最も温度上昇速度の遅い傾きＡｍｉｎ時点で記憶した温度Ｔ１’を基準に温度Ｔ２を設定することにすれば実際の加圧開始の時点からＡ１検知までの検知遅れによるＴ１の検知誤差を低減することができる。図２に説明のため温度Ｔ１’に対するＴ２までの温度差をα２として記載している。

なお、圧力鍋１の構造として、１気圧の沸騰にて発生する蒸気の流動力により蓋部に設置した加圧弁９を閉じる構造の場合には加圧弁９が閉じるまでの間は加圧弁９から蒸気を排出することにより温度検知手段５の温度上昇傾きの最小値がより小さくなるため１気圧沸騰後の温度上昇傾きとの差がより顕著に現れ、加圧開始の検知がより精度よくできる。

また、これまで説明した鍋底温度センサを用いて加圧弁９が閉じたことを検知する方式の他に、加圧弁９が閉じたかどうかの判断を、加圧弁９に内蔵したマグネットとホール素子などの磁気検知素子を用いて弁が閉じたことを検知したり、加圧弁９から放出される蒸気の流量や温度を検知することで弁が閉じたことを検知したりするなどして実際の加圧弁９の動作に近い所で判断するとより精度のよい加圧開始の検知ができる。

また一方で、温度検知手段５の検知温度が温度Ｔ２に達すると所定の圧力に達したということなので、操作部７により調理開始前に使用者が設定した圧力調理時間を圧力調理タイマ８に引渡し減算タイマを作動させる。圧力調理タイマ８の減算が完了すると制御部６は圧力調理の終了を報知すると同時に加熱手段３への通電を停止する。

以上のように、本実施の形態においては、圧力鍋１の内圧が周囲の気圧よりも高い圧力に加圧され始めた時点で温度検知手段５にて測定した圧力鍋１の加圧開始温度Ｔ１から所定温度α１だけ高い温度Ｔ２に達すると加熱手段３の火力を低下するようにしたことにより高精度の温度センサや複雑な温度検知構成を使用せずして圧力調理の自動制御を行うことができ、本実施の形態のようにトッププレートを介して温度検知手段５が圧力鍋１に直接触れていない構成であっても温度検知手段５の絶対温度精度があまり高く求められないため圧力調理の自動制御が可能であり、従って意匠の自由度が高く、シンプルな構成にでき、使用耐久性があり、お手入れ性のよい加熱調理器を実現することができる。さらに、絶対温度による検知ではなく、圧力鍋１の加圧開始を検知した後、所定の温度だけ高い温度にて火力を低下する構成のため、大気圧が低い高地での使用において、保護装置として機能する圧力調整弁４の作動圧が低下しても加圧開始の温度も低下するため先に保護装置が作動する逆転現象が発生しにくく、若干圧力鍋１内の圧力が低くなるものの正常に調圧をすることができる。

また、温度検知手段５で測定した圧力鍋１の温度上昇傾向が上に凸状の飽和傾向から下
に凸状の上昇加速傾向への屈曲点を検知することにより圧力鍋１が加圧開始したと判断するようにしたことにより、トッププレートを介して圧力鍋１に直接触れていない構成の温度検知手段５であっても圧力鍋１の加圧開始を検知することができるため、意匠の自由度の高い、お手入れ性に優れた圧力調理のできる加熱調理器を実現することができる。

また、温度検知手段５で測定した圧力鍋１の温度上昇傾向を基に温度上昇勾配の最小値を求め、温度上昇勾配の最小値に応じた温度上昇勾配しきい値を設定し、圧力鍋１の温度上昇勾配が温度上昇勾配しきい値を上回るのを検知することにより圧力鍋１の温度上昇傾向の屈曲点であると判断するようにしたことにより、具体的に温度上昇傾向の屈曲点を検出する方法を提供するものである。

また、温度上昇勾配の最小値を最後に更新したときに温度測定手段で測定した圧力鍋１の温度を記憶しておき、圧力鍋１の温度上昇傾向の屈曲点を検出したときに、記憶している温度上昇勾配の最小値時点の圧力鍋の温度を加圧開始温度Ｔ１とするようにしたことにより、温度検知手段の検知遅れなどによる誤差の影響を低減でき、より精度のよい加圧開始検知ができ、調理性能のよい圧力調理のできる加熱調理器を実現することができる。

また、圧力鍋１内の１気圧付近の沸騰による蒸気圧により圧力鍋１を密閉する加圧弁を設け、加圧弁が閉じるのを検知することにより圧力鍋１が加圧開始したと判断するようにしたことにより、加圧開始検知を絶対温度以外の現象により判断することができ、より信頼性の高い加圧開始検知を設計することが可能となり、調理性能のよい圧力調理のできる加熱調理器を実現することができる。

なお、本実施の形態において、制御部６は、温度上昇の傾向を知るために温度が１度上昇するのに掛かる時間を計時したが、計時する温度上昇の単位は０．５度など他の値でも良く、または温度ではなくサーミスタの抵抗値や回路上の電圧値などを検出して利用したものでも良い。

また、温度上昇の傾向を知る手段としては一定時間中に上昇する温度を測定するものとしても良い。

以上のように、本発明の加熱調理器は、専用の圧力調理器として以外に、汎用の鍋を使用できかつ圧力鍋も使用できる汎用の加熱調理器等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における加熱調理器のブロック図 本発明の実施の形態１における加熱調理器の温度検知手段の温度変化チャート 従来の加熱調理器のブロック図

符号の説明

１ 圧力鍋
２ トッププレート
３ 加熱手段
４ 圧力調整弁
５ 温度検知手段（温度測定手段）
６ 制御部
９ 加圧弁

Claims (3)

1. トッププレートと、内部の圧力を所定の圧力以下に抑制する圧力調整弁を備えた圧力鍋の底面を前記トッププレート越しに誘導加熱するための加熱手段と、前記底面温度を前記トッププレート越しに測定する温度測定手段と、前記加熱手段を制御する制御部とを備え、前記制御部は前記底面温度の温度上昇傾向が上に凸状の飽和傾向から下に凸状の上昇加速傾向へ変わる屈曲点を検出すると、前記圧力鍋の内圧が周囲の気圧よりも高い圧力に加圧され始めたと判断し、前記屈曲点を検出した時点の前記底面温度である加圧開始温度Ｔ１から温度差α１だけ高い温度Ｔ２に前記底面温度が達すると、前記加熱手段の火力を低下するようにした加熱調理器。
2. 制御部は、温度測定手段で測定した底面温度の温度上昇勾配を前回までに測定した前記温度上昇勾配の最小値に比べて小さいときに前記最小値を更新することで前記温度上昇勾配の最小値を求めるとともに、前記温度上昇勾配の最小値よりも大きな温度上昇勾配しきい値を設定し、前記温度上昇勾配が前記温度上昇勾配しきい値を上回るのを検知したときの前記底面温度を加熱開始温度Ｔ１とするようにした請求項１に記載の加熱調理器。
3. 制御部は、温度上昇勾配が温度上昇勾配しきい値を上回るのを検知したときの底面温度を加熱開始温度Ｔ１とすることに代え、前記温度上昇勾配の最小値を最後に更新したときの前記底面温度を記憶しておき、前記温度上昇傾向の屈曲点を検出したときに、記憶している前記底面温度を加圧開始温度Ｔ１とするようにした請求項２に記載の加熱調理器。

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