JP4258417B2 - 電気ジャー炊飯器 - Google Patents

Description

本発明は、炊飯器本体に着脱自在に収納される鍋内の調理物を保温する電気ジャー炊飯器に関するものである。

従来、保温量によって保温プログラムを可変するようにした電気ジャー炊飯器が提案されている。以下、その構成について説明する。

図３に示すように、炊飯器本体１は、上面が開口し、この炊飯器本体１の内部に鍋２の収納部である耐熱性の高い樹脂材料で構成した保護枠３を配設し、この保護枠３の上端部は炊飯器本体１の上面開口部を構成する上枠４に係合されている。保護枠３の外側に鍋２を誘導加熱する鍋加熱手段である加熱コイル５を設け、保護枠３の底中心部に鍋温度検知手段である底センサ６を設けている。

炊飯器本体１の上面開口部は蓋７で開閉自在に覆い、蓋７はヒンジ軸８により開閉自在に支持している。蒸気口９は炊飯中の蒸気を排出するものである。蓋ヒータ１０は蓋加熱手段を構成し、蓋７の下面を加熱するものである。制御基板１１は加熱コイル５および蓋ヒータへの電力供給を制御するとともに、底センサ６の信号を読み込み、かつ計時手段を有する。

上記構成において、保温を開始した後、第１の鍋温度と第２の鍋温度間の温度変化に要した時間を算出して保温量を推定し、それに対応した保温プログラムで保温性能をよくしていた（例えば、特許文献１参照）。

また、室温センサおよび重量センサを備え、周囲温度および保温量を検知してそれに対応した保温プログラムで保温性能をよくする電気ジャー炊飯器の提案がなされている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−０１０９１０号公報 特公平１−２７７２４号公報

しかしながら、前者の電気ジャー炊飯器では、周囲温度や使用者のほぐし作業により判定結果が大きく左右されたり、また、底センサ６が周囲温度の影響を受け、保温温度維持工程における想定維持温度と実際維持温度に隔差が発生したりするなど、必ずしも最適な保温ができてはいなかった。

また、後者の電気ジャー炊飯器では、例えば炊飯時の自己発熱による室温センサの検知温度の変動や、供給電源の電圧変動および個々の炊飯器における加熱コイルおよびヒータの出力のばらつきなどに起因する保温プログラムにおける想定入力電力と実際の加熱コイ
ルおよび蓋ヒータの入力電力の隔差などにより、必ずしも最適な保温ができてはいなかった。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、周囲温度を自動的に検出し、最適な保温を実現することを目的としている。

本発明は上記目的を達成するために、炊飯器本体に調理物を入れる鍋を着脱自在に収納し、鍋を加熱する鍋加熱手段の通電を制御手段により制御し、調理物の温度を鍋温度検知手段により検知するとともに、調理物の重量を重量検知手段により検知するよう構成し、制御手段は、鍋温度検知手段の出力変化と重量検知手段の出力と計時手段の出力により、算出して、調理物の保温重量をＷｒ、比熱をＲ、炊飯器全体の熱容量をＷｂ、炊飯器全体の放熱係数をα、測定ポイントの経過時間をｔ１、測定開始時の底センサーの検知温度をＴａ、測定終了時の底センサーの検知温度をＴｂ、周囲温度をＴｒとした時に
Ｔｒ＝（Ｔａ＋Ｔｂ）／２−ｔ１×α／（Ｔａ−Ｔｂ）／（Ｗｒ×Ｒ＋Ｗｂ）
の式にて周囲温度を推定し、保温プロセスを補正するようにしたものである。

これにより、周囲温度を自動的に検出し、周囲温度によらず、最適な保温を実現することができる。

本発明の電気ジャー炊飯器は、周囲温度や供給電源電圧、個々の炊飯器の加熱手段の出力のばらつきによらず、最適な保温を実現することができる。

第１の発明は、炊飯器本体と、前記炊飯器本体に着脱自在に収納される調理物を入れる鍋と、前記鍋を加熱する鍋加熱手段と、前記鍋加熱手段の通電を制御する制御手段と、調理物の温度を検知する鍋温度検知手段と、調理物の重量を検知する重量検知手段と、計時動作する計時手段とを備え、前記制御手段は、前記鍋温度検知手段の出力変化と前記重量検知手段の出力と前記計時手段の出力により算出して、前記調理物の保温重量をＷｒ、比熱をＲ、炊飯器全体の熱容量をＷｂ、炊飯器全体の放熱係数をα、測定ポイントの経過時間をｔ１、測定開始時の底センサーの検知温度をＴａ、測定終了時の底センサーの検知温度をＴｂ、周囲温度をＴｒとした時に
Ｔｒ＝（Ｔａ＋Ｔｂ）／２−ｔ１×α／（Ｔａ−Ｔｂ）／（Ｗｒ×Ｒ＋Ｗｂ）
の式にて周囲温度を推定し、保温プロセスを補正するようにしたものであり、保温工程において、鍋温度検知手段の出力変化と重量検知手段の出力と計時手段の出力により周囲温度を推定することで、周囲温度を自動的に検出し、周囲温度が低いときは相対的に蓋加熱手段へ通電を多くし、逆に、周囲温度が高いときは相対的に蓋加熱手段へ通電を少なくするなどのように保温プロセスを補正し、周囲温度によらず、最適な保温を実現することができる。

第２の発明は、上記第１の発明において、制御手段は、鍋加熱手段への通電電力をＰｒ，所定量通電時をｔ２、通電前の底センサー検知温度をＴｂ、通電後の底センサー検知温度をＴｃとした時に
Ｐｒ＝α（（Ｔｂ＋Ｔｃ）／２−Ｔｒ）−（Ｔｃ−Ｔｂ）×（Ｗｒ×Ｒ＋Ｗｂ）／ｔ２の式にて前記鍋加熱手段の入力電力を推定し、保温プロセスを補正するようにしたものであり、保温開始後、鍋加熱手段への所定量通電時と異なる量の通電時、もしくは無通電時などの複数水準での鍋温度検知手段の出力変化データの比較を行うことにより、鍋加熱手段の入力電力を推定し、保温プロセスを補正して最適な保温を実現することができる。

第３の発明は、上記第１の発明において、炊飯器本体の上面開口部を覆うように設けた蓋と、前記蓋の下面に配設した加熱板と、前記加熱板を加熱する蓋加熱手段とを備え、制御手段は、蓋加熱手段への通電電力をＱｒ、所定量通電時をｔ３、通電前の底センサー検知温度をＴｃ、通電後の底センサー検知温度をＴｄとした時に
Ｑｒ＝（Ｔｃ−Ｔｄ）×（Ｗｒ×Ｒ＋Ｗｂ）／ｔ３−α（（Ｔｃ＋Ｔｄ）／２−Ｔｒ）の式にて前記蓋加熱手段の入力電力を推定し、保温プロセスを補正するようにしたものであり、保温開始後、蓋加熱手段への所定量通電時と異なる量の通電時、もしくは無通電時などの複数水準での鍋温度検知手段の出力変化データの比較を行うことにより、蓋加熱手段の入力電力を推定することができ、さらに最適な保温を実現することができる。

第４の発明は、上記第１〜３のいずれか１つの発明において、制御手段は、推定された周囲温度により、保温維持温度を補正するようにしたものであり、推定された周囲温度から鍋温度検知手段への周囲温度の影響を判断し、例えば２０℃中にて設定した狙い保温維持温度より、３５℃中においてはご飯温度が低く維持される傾向があるため入力値を少し高くするなど、保温維持温度の入力値に補正を行い、最適な保温を実現することができる。

第５の発明は、上記第１〜４のいずれか１つの発明において、制御手段は、重量検知手段の出力変化により使用者の操作を検知し、周囲温度、鍋加熱手段の入力電力の判定プロセスを補正するようにしたものであり、重量検知手段の出力変化から、周囲温度や鍋加熱手段の入力電力の推定に影響がでる、使用者の蓋開閉やご飯のほぐし作業などの操作を検知することにより、周囲温度や鍋加熱手段の入力電力の判定プロセスを補正することで、ご判定を未然に防止することかでき、最適な保温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、この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に示すように、炊飯器本体１２は、上面が開口し、この炊飯器本体１２の内部に鍋１３の収納部である耐熱性の高い樹脂材料で構成した保護枠１４を配設し、この保護枠１４の上端部は炊飯器本体１２の上面開口部を構成する上枠１５に係合されている。保護枠１４の外側に鍋１３を誘導加熱する鍋加熱手段である加熱コイル１６を設け、保護枠１４の底中心部に鍋温度検知手段である底センサ１７を鍋１３に当接するように設けている。重量センサ１８は、重量検知手段を構成し、鍋１３の重量を検知するもので、底センサ１７の下部に位置し、ロードセル（図示せず）の変位により、調理物１９である米・水の重量を測定する。

炊飯器本体１３の上面開口部は蓋２０で開閉自在に覆われ、蓋２０はヒンジ軸２１により開閉自在に支持し、蓋２０の下面に加熱板２５を配設している。蒸気口２２は炊飯中の蒸気を排出するものである。蓋ヒータ２３は蓋加熱手段を構成し、蓋２０の下面に配設した加熱板２５を加熱するものである。鍋パッキン２４は、蓋２０を閉じたときは鍋１３の上辺に当接し鍋１３を密閉する。

制御基板（制御手段）２６は、加熱コイル１６および蓋ヒータ２３への電力供給を制御するとともに、底センサ１７および重量センサ１８の信号を読み込み、かつ計時動作をする計時手段（図示せず）を有する。

ここで、制御基板（制御手段）２６は、底センサ１７の出力変化と重量センサ１８の出力計時手段の出力により、周囲温度を推定し、保温プロセスを補正するようにしている。

上記構成において図２を参照しながら動作、作用を説明する。図２は、保温での判定工程における鍋温度と加熱コイル１６および蓋ヒータ２３への通電シーケンスと時間の相関図である。図２において、２７は鍋温度、２８は加熱コイル１６への通電状態、２９は蓋ヒータ２３への通電状態、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは測定ポイント、Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、ＴｄはＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ各ポイントにおける温度、ｔ１、ｔ２、ｔ３はそれぞれＡ〜Ｂ、Ｂ〜Ｃ、Ｃ〜Ｄ間の時間である。

鍋１３に、調理物１９である米・水を投入して炊飯を行い、炊飯が終了すると保温に入る。保温に入り、底センサ１７により検知している鍋温度が下がってきてＴａとなる。無通電で時間ｔ１が経過すると鍋温度は下がりＴｂとなる。つぎに、加熱コイル１６に時間ｔ２の間通電を行うと、鍋温度は変化しＴｃを検知する。さらに、つぎは蓋ヒータ２３に時間ｔ３の間通電を行うと、鍋温度は変化しＴｄとなる。

ここで、重量センサ１８にて検知している保温米飯重量をＷｒ、米飯の比熱をＲ、炊飯器全体の熱容量をＷｂ、炊飯器全体の放熱係数をα、加熱コイル１６による実際の入力電力をＰｒ、加熱コイル１６による設計上の入力電力をＰｉ、蓋ヒータ２３による実際の入力電力をＱｒ、蓋ヒータ２３による設計上の入力電力をＱｉ、周囲温度をＴｒとする。

時間ｔ１の間に炊飯器の温度がＴａからＴｂに下がったということは、（Ｔａ−Ｔｂ）×（Ｗｒ×Ｒ＋Ｗｂ）の熱量をｔ１の間に失ったことになるが、その損失時間は炊飯器の平均温度（Ｔａ＋Ｔｂ）／２と周囲温度Ｔｒの差にほぼ比例するため、つぎの式が成立する。

ｔ１＝（Ｔａ−Ｔｂ）×（Ｗｒ×Ｒ＋Ｗｂ）／α（（Ｔａ＋Ｔｂ）／２−Ｔｒ）
これから周囲温度Ｔｒがつぎの式で推定できる。

Ｔｒ＝（Ｔａ＋Ｔｂ）／２−ｔ１×α／（Ｔａ−Ｔｂ）／（Ｗｒ×Ｒ＋Ｗｂ）
このように従来よりも正確に推定した周囲温度Ｔｒにより、３０℃以上と高い場合は保温温度を７３℃で維持する保温を選択し、３０℃以下の場合は７３℃を下回る保温を選定するなど、保温プロセスを補正することで、保温性能を向上することができる。

このように本実施の形態においては、底センサ１７の出力変化と重量センサ１８の出力と計時手段の出力により、周囲温度を推定し、保温プロセスを補正するようにしたので、保温工程において、周囲温度を正確に推定することができ、周囲温度が低いときは相対的に蓋ヒータ２３へ通電を多くし、逆に、周囲温度が高いときは相対的に蓋ヒータ２３へ通電を少なくするなどのように保温プロセスを補正することができ、周囲温度によらず、最適な保温を実現することができる。

（実施の形態２）
図１に示す制御基板（制御手段）２６は、加熱コイル１６への所定量通電時と無通電時での底センサ１７の出力変化データの比較により、加熱コイル１６の入力電力を推定し、保温プロセスを補正するようにしている。他の構成は上記実施の形態１と同じである。

上記構成において図２を参照しながら動作、作用を説明する。時間ｔ２の間に通電があり温度が上昇したとき、炊飯器としては平均温度（Ｔｂ＋Ｔｃ）／２と周囲温度Ｔｒの差にほぼ比例して（Ｔｃ−Ｔｂ）×（Ｗｒ×Ｒ＋Ｗｂ）の熱量を失いつつも、時間ｔ２の間の実際の入力電力Ｐｒにより得た熱量（Ｐｒ×ｔ２）により温度が上昇しようとするため、つぎの式が成立する。

ｔ２＝（Ｐｒ×ｔ２−（Ｔｃ−Ｔｂ）×（Ｗｒ×Ｒ＋Ｗｂ））
／α（（Ｔｂ＋Ｔｃ）／２−Ｔｒ）
これから加熱コイル１６の実際の入力電力Ｐｒがつぎの式で推定できる。

Ｐｒ＝α（（Ｔｂ＋Ｔｃ）／２−Ｔｒ）
−（Ｔｃ−Ｔｂ）×（Ｗｒ×Ｒ＋Ｗｂ）／ｔ２
このようにして得た加熱コイル１６の実際の入力電力Ｐｒにより、保温米飯重量より選定した最適と思われる保温プログラム上の加熱コイル１６への通電時間をｔｎとしたとき、実際の通電時間をｔｎ×（Ｐｉ／Ｐｒ）と補正すると、設計狙い通りの加熱が実現でき、良い保温性能が実現可能となる。

このように本実施の形態においては、加熱コイル１６への所定量通電時と無通電時での底センサ１７の出力変化データの比較により、加熱コイル１６の入力電力を推定し、保温プロセスを補正するようにしたので、加熱コイル１６の入力電力を正確に推定することができ、保温プロセスを補正して最適な保温を実現することができる。

なお、本実施の形態では、加熱コイル１６への所定量通電時と無通電時での底センサ１７の出力変化データの比較により、加熱コイル１６の入力電力を推定しているが、加熱コイル１６への所定量通電時と所定量と異なる量の通電時での底センサ１７の出力変化データの比較により、加熱コイル１６の入力電力を推定してもよく、同様の作用、効果を得ることができる。

（実施の形態３）
図１に示す制御基板（制御手段）２６は、蓋ヒータ２３に所定量通電時と無通電時での底センサ１７の出力変化データの比較により、蓋ヒータ２３の入力電力を推定し、保温プロセスを補正するようにしている。他の構成は上記実施の形態１と同じである。

上記構成において図２を参照しながら動作、作用を説明する。時間ｔ３の間に蓋２０にのみ通電があり、鍋温度が下降したとき、炊飯器としては時間ｔ３の間の蓋ヒータ２３からの実際の入力電力Ｑｒにより熱量（Ｑｒ×ｔ３）を得つつも、平均温度（Ｔｃ＋Ｔｄ）／２と周囲温度Ｔｒの差にほぼ比例して（Ｔｃ−Ｔｄ）×（Ｗｒ×Ｒ＋Ｗｂ）の熱量を失い温度が下降するため、つぎの式が成立する。

ｔ３＝（（Ｔｃ−Ｔｂ）×（Ｗｒ×Ｒ＋Ｗｂ）−Ｑｒ×ｔ３）
／α（（Ｔｃ＋Ｔｄ）／２−Ｔｒ）
これから蓋ヒータ２３の実際の入力電力Ｑｒがつぎの式で推定できる。

Ｑｒ＝（Ｔｃ−Ｔｄ）×（Ｗｒ×Ｒ＋Ｗｂ）／ｔ３
−α（（Ｔｃ＋Ｔｄ）／２−Ｔｒ）
このようにして得た蓋ヒータ２３の実際の入力電力Ｑｒにより、保温米飯重量より選定した最適と思われる保温プログラム上の蓋ヒータ２３への通電時間をｔｆとしたとき、実際の通電時間をｔｆ×（Ｑｉ／Ｑｒ）と補正すると、設計狙い通りの加熱が実現でき、良い保温性能が実現可能となる。

このように本実施の形態においては、蓋ヒータ２３に所定量通電時と無通電時での底センサ１７の出力変化データの比較により、蓋ヒータ２３の入力電力を推定し、保温プロセスを補正するようにしたので、蓋ヒータ２３の入力電力を正確に推定することができ、さらに最適な保温を実現することができる。

なお、本実施の形態では、蓋ヒータ２３への所定量通電時と無通電時での底センサ１７の出力変化データの比較により、蓋ヒータ２３の入力電力を推定しているが、蓋ヒータ２
３への所定量通電時と所定量と異なる量の通電時での底センサ１７の出力変化データの比較により、蓋ヒータ２３の入力電力を推定してもよく、同様の作用、効果を得ることができる。

（実施の形態４）
図１に示す制御基板（制御手段）２６は、推定された周囲温度により、保温維持温度を補正するようにしている。他の構成は上記実施の形態１と同じである。

上記構成において動作、作用を説明する。保温維持温度入力値をｇ１としたとき、周囲温度Ｔｒにおいて保温維持温度入力値ｇ１での設計狙い維持温度Ｇ１に対し実際の維持温度がＧ２になることが分かっている場合、維持温度入力値をｇ１＋（Ｇ１−Ｇ２）と補正すると、設計狙い通りの加熱が実現でき、良い保温性能が実現可能となる。

このように本実施の形態においては、推定された周囲温度により、保温維持温度を補正するようにしたので、推定された周囲温度から底センサ１７への周囲温度の影響を判断し、例えば２０℃中にて設定した狙い保温維持温度より、３５℃中においてはご飯温度が低く維持される傾向があるため入力値を少し高くするなど、保温維持温度の入力値に補正を行い、最適な保温を実現することができる。

（実施の形態５）
図１に示す制御基板（制御手段）２６は、重量センサ１８の出力変化により使用者の操作を検知し、周囲温度、加熱コイル１６の入力電力の判定プロセスを補正するようにしている。他の構成は上記実施の形態１と同じである。

上記構成において動作、作用を説明する。蓋２０が開放された場合、鍋パッキン２４から鍋１３が受ける荷重がなくなるため、鍋１３の重量を計っている重量センサ１８からの信号に変化が現れる。重量センサ１８の出力変化により、周囲温度や加熱コイル１６の入力電力の推定に影響がでる、使用者が蓋２０を開閉したり、ご飯をほぐしたり、よそったりする操作を検知することにより、周囲温度や加熱コイル１６の入力電力の判定プロセスを補正することで、誤判定を未然に防止することかでき、最適な保温を実現することができる。

なお、この判定中に、重量センサ１８からの信号に変化が現れたとき判定を取りやめ、使用者が蓋２０を開閉したり、ご飯をほぐしたり、よそったりする操作が終わり重量センサ１８の信号が安定した後、改めて判定を開始することで、判定中の外乱の影響をなくし、正確な判定ができる。

このように本実施の形態においては、重量センサ１８の出力変化により使用者の操作を検知し、周囲温度、加熱コイル１６の入力電力の判定プロセスを補正するようにしてので、重量センサ１８の出力変化から、周囲温度や加熱コイル１６の入力電力の推定に影響がでる、使用者の蓋２０の開閉やご飯のほぐし作業などの操作を検知することにより、周囲温度や加熱コイル１６の入力電力の判定プロセスを補正することで、誤判定を未然に防止することかでき、最適な保温を実現することができる。

なお、本実施の形態では、保温プログラムを保温米飯重量から先に選定しておき、それに対して修正するという方法を挙げているが、基本の保温プログラムを一定とし、周囲温度や各加熱手段の実際の入力電力および保温米飯重量から修正係数を算出して基本プログラムに対し修正するという方法でも同様に設計狙い通りの良い保温性能が実現可能となる。

また、重量検知方式として、本実施の形態では、ロードセルの変位の測定による方式を採用しているが、重量検知方式は限定するものではない。

さらに、周囲温度および加熱手段の出力の推定方法として一定時間における温度変化データを用いたが、一定温度間の変化にかかる時間データからも推定は可能である。

加えて、鍋加熱手段として誘導加熱方式、蓋加熱手段としてヒータ方式を採用しているが、加熱方式は限定するものではない。

以上のように、本発明にかかる電気ジャー炊飯器は、周囲温度や供給電源電圧、個々の炊飯器の加熱手段の出力のばらつきによらず、最適な保温を実現することができるので、炊飯器本体に着脱自在に収納される鍋内の調理物を保温する電気ジャー炊飯器として有用である。

本発明の実施形態１における電気ジャー炊飯器の断面図 同電気ジャー炊飯器の保温プロセスを示すタイムチャート 従来の電気ジャー炊飯器の断面図

符号の説明

１２ 炊飯器本体
１３ 鍋
１６ 加熱コイル（鍋加熱手段）
１７ 底センサ（鍋温度検知手段）
１８ 重量センサ（重量検知手段）
２６ 制御基板（制御手段）

Claims (5)

1. 炊飯器本体と、前記炊飯器本体に着脱自在に収納される調理物を入れる鍋と、前記鍋を加熱する鍋加熱手段と、前記鍋加熱手段の通電を制御する制御手段と、調理物の温度を検知する鍋温度検知手段と、調理物の重量を検知する重量検知手段と、計時動作する計時手段とを備え、前記制御手段は、前記鍋温度検知手段の出力変化と前記重量検知手段の出力と前記計時手段の出力により算出して、前記調理物の保温重量をＷｒ、比熱をＲ、炊飯器全体の熱容量をＷｂ、炊飯器全体の放熱係数をα、測定ポイントの経過時間をｔ１、測定開始時の底センサーの検知温度をＴａ、測定終了時の底センサーの検知温度をＴｂ、周囲温度をＴｒとした時に
   Ｔｒ＝（Ｔａ＋Ｔｂ）／２−ｔ１×α／（Ｔａ−Ｔｂ）／（Ｗｒ×Ｒ＋Ｗｂ）
   の式にて周囲温度を推定し、保温プロセスを補正するようにした電気ジャー炊飯器。
2. 制御手段は、鍋加熱手段への通電電力をＰｒ，所定量通電時をｔ２、通電前の底センサー検知温度をＴｂ、通電後の底センサー検知温度をＴｃとした時に
   Ｐｒ＝α（（Ｔｂ＋Ｔｃ）／２−Ｔｒ）−（Ｔｃ−Ｔｂ）×（Ｗｒ×Ｒ＋Ｗｂ）／ｔ２の式にて前記鍋加熱手段の入力電力を推定し、保温プロセスを補正するようにした請求項１記載の電気ジャー炊飯器。
3. 炊飯器本体の開口部を覆うように設けた蓋と、前記蓋の下面に配設した加熱板と、前記加熱板を加熱する蓋加熱手段を備え、制御手段は蓋加熱手段への通電電力をＱｒ、所定量通電時をｔ３、通電前の底センサー検知温度をＴｃ、通電後の底センサー検知温度をＴｄとした時に
   Ｑｒ＝（Ｔｃ−Ｔｄ）×（Ｗｒ×Ｒ＋Ｗｂ）／ｔ３−α（（Ｔｃ＋Ｔｄ）／２−Ｔｒ）の式にて前記蓋熱手段の入力電力を推定し、保温プロセスを補正するようにした請求項１記載の電気ジャー炊飯器。
4. 制御手段は、推定された周囲温度により、保温維持温度を補正するようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気ジャー炊飯器。
5. 制御手段は、重量検知手段の出力変化により使用者の操作を検知し、周囲温度、鍋加熱手
   段の入力電力の判定プロセスを補正するようにした請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気ジャー炊飯器。

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