JP7423558B2 - 加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、オーブン加熱時に庫内温度を検出する温度センサを備えた加熱調理器に関する。

オーブン機能を備えた加熱調理器には、温度センサが検出した庫内温度に基づきヒータの出力を調整し、調理物や調理メニューに応じた最適な温度帯で調理を行うものがある。しかし、温度センサやその周辺回路に不具合があると庫内の正確な温度を検出できないため、最適な温度帯で調理を行えない等の不具合が発生する懸念もある。

この問題に対処する従来技術として、例えば、特許文献１に記載された電子レンジがある。同文献の要約書の解決手段欄には「サーミスタ８の検出温度に基づき、調理庫内部の所定時間中の温度上昇ΔＴを得て、これを異常検知レベルΔＳと比較する。温度上昇ΔＴがΔＳ以上である場合、予め設定された加熱時間に至るまでヒータ加熱が続行される。温度上昇ΔＴがΔＳよりも小さい場合には加熱異常と判断され、リレーＲＬ３、ＲＬ４がオフされてヒータ９ａ、９ｂへの電流の供給が停止される。従って、調理庫内の温度制御を行なうためのサーミスタ８の検出温度を基にヒータの加熱異常を検知するので、構成が簡単であり大きなコスト増を要しない。」との記載がある。

このように、特許文献１の電子レンジでは、オーブンの加熱異常を簡易的な構成で検知するため、所定時間中のサーミスタ（温度センサ）の検出温度の上昇値（ΔＴ）が、予め設定した閾値（ΔＳ）以下である場合に、本来到達すべき庫内温度に達しない加熱異常（加熱不足）が発生したと判断している。

特開平９－２１３４７３号公報

オーブン機能を備えた加熱調理器には、調理性能確保のための加熱不足の検知機能だけではなく、安全性なども考慮し、庫内の加熱過剰を検知した場合には以後の加熱を抑制する機能も求められる。

しかし、特許文献１の電子レンジは加熱不足を検知できるが、所定期間中にサーミスタの検出温度が十分に上昇すれば加熱異常とは判断されないため、サーミスタやその周辺回路に加熱過剰を招く態様の不具合が発生しても、ヒータへの電流供給が継続され、庫内の加熱過剰が発生する可能性があった。

そこで、本発明では、温度センサやその周辺回路に庫内の加熱過剰を招く態様の不具合が発生した場合に、その不具合を検知することができる加熱調理器を提供することを目的とする。

本発明の加熱調理器は、上記の課題を解決するためになされたものであり、被加熱物を収納する加熱室と、該加熱室の加熱温度を設定する操作部と、前記加熱室を加熱するヒータと、前記加熱室の温度を検出する温度センサと、設定された加熱温度と前記温度センサの出力に基づいて前記ヒータを制御するとともに、前記ヒータまたは前記温度センサの異常を判定する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記ヒータに対し第一期間の通電を行い、該第一期間の経過時点の前記温度センサの出力に基づいて第一温度コードを生成し、該第一温度コードが第一閾値よりも小さい場合は、前記温度センサが断線していると判定し、前記第一温度コードが前記第一閾値以上であった場合は、前記ヒータに対し更に第二期間の通電を行い、該第二期間の経過時点の前記温度センサの出力に基づいて第二温度コードを生成し、前記第一温度コードから前記第二温度コードの上昇値が第二閾値より大きければ、前記温度センサが正常であると判定し、前記上昇値が前記第二閾値以下であった場合は、前記第二温度コードが、設定された加熱温度に対応する予熱終了値以上であれば、前記温度センサが正常であると判定するものとした。

本発明の加熱調理器によれば、温度センサやその周辺回路に庫内の加熱過剰を招く態様の不具合が発生した場合に、その不具合を検知することができる。これにより、異常状態を段階的に検出できるようになり、様々な故障モードに対応した対策を判別することができる。

一実施例の加熱調理器をドア側から見た斜視図。 図１の加熱調理器のＡ－Ａ断面図。 一実施例の加熱調理器の機能ブロック図。 電流センサの電流値と電流コードの関係を示したテーブル（抜粋）。 設定した加熱温度と制御値の関係を示したテーブル。 オーブン加熱時の温度センサ周辺温度の推移を示すグラフ。 正常時、断線時、検出温度異常時の温度センサ検出温度を示すグラフ。 温度センサの異常判定処理のフローチャート。

以下、本発明の加熱調理器の一実施例を、図１から図８を用いて説明する。

本実施例の加熱調理器１は、マイクロ波やヒータ熱などを利用して加熱室１１に収納した食品（被加熱物）を加熱調理する電子レンジであり、図１の斜視図や図２の断面図に示すように、前面にドア２を備え、ドア２の下方に操作パネル３を備え、上面と左右側面を外枠４で覆い、背面を後板５で覆ったものである。

ドア２は、食品の出し入れ時に開閉するもので、ドア２を閉めることで加熱室１１を密閉状態にでき、加熱調理に使用するマイクロ波の漏洩を防止したり、ヒータ熱を封じ込めたりする。

操作パネル３には、図１に示すように、操作部３１と表示部３２が設けられる。操作部３１には、マイクロ波加熱設定キー３１ａと、ヒータ加熱設定キー３１ｂと、ヒータ加熱を選んだ時の加熱温度と加熱時間を入力する設定ダイヤル３１ｃと、加熱調理を開始するスタートキー３１ｄ等が備えられている。表示部３２は、操作部３１から入力された内容や加熱の進行状態を表示するものである。

また、図２に示すように、加熱室１１の下方には、機械室１２が設けられ、図示するマグネトロン１２ａ、回転アンテナ１２ｂ、制御装置１２ｃに加え、図示しない冷却ファン装置１２ｄ、電流センサ１２ｅなどが取り付けられている。なお、制御装置１２ｃは、操作部３１からの入力に応じて加熱調理器１内の各部を制御するＣＰＵ等の演算部、後述する図４や図５のテーブル等を記憶した半導体メモリなどの記憶部、各部に電力を供給する電源部などを備えるコンピュータである。

本実施例の加熱調理器１は、加熱室１１を加熱するヒータ１３として、図２に示すように、グリル用ヒータ１３ａとオーブン用ヒータ１３ｂを備えている。

グリル用ヒータ１３ａは、加熱室１１の天面裏側に取り付けられた、例えば、消費電力６５０Ｗのヒータである。このグリル用ヒータ１３ａは、マイカ板にヒータ線を巻き付けて平面状に形成し、加熱室１１の天面裏側に押し付けて固定し、加熱室１１の天面を加熱して庫内の食品を輻射熱によって焼くものである。

オーブン用ヒータ１３ｂは、加熱室１１の背面裏側の熱風ユニット１１ａ内に設けられた、例えば、消費電力６８０Ｗのヒータである。オーブン用ヒータ１３ｂの使用時には、熱風ユニット１１ａの熱風ファンが回転するので、加熱室１１内を循環する空気をオーブン用ヒータ１３ｂで加熱することができる。

また、加熱室１１の後部上方には、温度センサ１１ｂが設けられている。この温度センサ１１ｂは、グリル用ヒータ１３ａからの輻射熱や、熱風ユニット１１ａから吹出される熱風の影響を直接受けない位置に設けられているため、庫内温度を正確に検出することができる。なお、温度センサ１１ｂには、温度が高くなると抵抗値が小さくなるサーミスタを使用しているが、他種の温度センサを使用しても良い。

＜機能ブロック図＞
次に、図３を用いて、本実施例の加熱調理器１の機能ブロック図について説明する。ここに示すように、制御装置１２ｃは、操作パネル３、熱風ユニット１１ａ、温度センサ１１ｂ、電流センサ１２ｅ、ヒータ１３が接続されている。なお、これら以外にも、制御装置１２ｃには、マグネトロン１２ａ、回転アンテナ１２ｂ、冷却ファン装置１２ｄ等も接続されるが、以下ではオーブン加熱中に実行される制御を説明するので、図３ではマイクロ波加熱中に利用する構成等の図示は省略している。

図示するように、商用電源からは、電流センサ１２ｅを介して制御装置１２ｃに電流（太線）が供給される。この電流センサ１２ｅは、例えば、電流検出値を出力するカレントトランスであり、制御装置１２ｃは、商用電源の電圧が変動した時などに、電流センサ１２ｅからの電流検出値に基づいて電流の変化を検出し、ヒータ１３の出力が所望の出力となるように調整する。なお、制御装置１２ｃは、電流センサ１２ｅからの電流検出値を、図４のテーブル（抜粋）を利用し、デジタル値の電流コードに変換してから種々の制御に利用する。

温度センサ１１ｂは、庫内温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタであり、その抵抗値を電圧に変換して温度検出値として出力する。制御装置１２ｃは、温度センサ１１ｂからの温度検出値をデジタル値の温度コードに変換し、その温度コードに基づいて、庫内温度を検知したり、ヒータ１３を制御したりする。

＜予熱ありオーブン加熱の加熱工程＞
次に、本実施例の加熱調理器１による予熱ありオーブン加熱について、図５、図６を用いて説明する。

予熱ありオーブン加熱の開始前に、調理者が操作ダイヤル３１ｃ等を用い、１００～３００℃の範囲内の１０℃刻みで所望の加熱温度を設定すると、制御装置１２ｃは、記憶部に予め登録されている、図５に例示するテーブルに基づき、設定した加熱温度に対応する制御値（予熱終了値Ｈ、基準値Ｔ）を求める。なお、図５の制御値は、これらの制御値を用いれば、調理者が設定した加熱温度と、温度センサ１１ｂの周辺温度が一致すると実験で確認された制御値である。

図５のテーブルを利用する場合、例えば、調理者が設定した加熱温度が１８０℃であれば、制御装置１２ｃは、ヒータ１３の通電制御の基準となる制御値として１６進法表示の基準値Ｔ［８Ｄ］を求め、また、予熱工程から本工程に移行するための制御値として１６進法表示の予熱終了値Ｈ［８８］を求める。なお、図５では、加熱温度が高いほど、大きい基準値Ｔや予熱終了値Ｈが登録されている。

図６は、予熱ありオーブン加熱開始後の、庫内温度（温度センサ１１ｂの周辺温度）の推移を例示したグラフであり、加熱温度として１８０℃を設定し、加熱時間として２０分間を設定したときの庫内温度の推移を表している。

この設定を用いる場合、制御装置１２ｃは、まず図５のテーブルから、基準値Ｔとして［８Ｄ］を求め、また、予熱終了値Ｈとして［８８］を求める。その後、調理者がスタートキー３１ｄを入力すると、予熱工程と本工程からなる、予熱ありオーブン加熱を開始する。以下、各工程を詳細に説明する。

＜予熱工程＞
調理者が加熱温度等を設定した後、加熱室１１に食品（被加熱物）を入れない状態でスタートキー３１ｄを入力すると、制御装置１２ｃはまず予熱工程を開始する。予熱工程では、制御装置１２ｃは、グリル用ヒータ１３ａとオーブン用ヒータ１３ｂを高い通電率で通電すると同時に、熱風ユニット１１ａの熱風モータを通電して熱風ファンを回転させる。回転する熱風ファンによって、オーブン用ヒータ１３ｂの熱が循環すると、加熱室１１の全体が加熱され、庫内温度が急上昇する。なお、予熱工程開始直後の庫内温度は室温と同じであるので、温度センサ１１ｂが出力する温度検出値は庫内温度が低いことを示す小さな値であり、その温度検出値が入力された制御装置１２ｃは庫内温度が低いことを示す小さな温度コードを生成する。

ヒータ１３の加熱により庫内温度が更に上昇し、制御装置１２ｃで生成した温度コードが、加熱温度１８０℃に対応する予熱終了値Ｈ［８８］に到達すると、制御装置１２ｃは、ヒータ１３の通電をＯＦＦし、表示部３２やブザー等を利用して調理者に予熱完了を報知する。

＜本工程＞
予熱完了が報知されると、調理者は、ドア２を開き加熱室１１内に食品（被加熱物）を載置した角皿を設置し、ドア２を閉めてから、スタートキー３１ｄを再度入力する。これにより、庫内温度のオーバーシュートを防ぐべく、予熱工程より低い通電率でヒータ１３を加熱する本工程が開始される。なお、図６では、予熱工程が終了した後、本工程が開始されるまでの期間の図示を省略している。

本工程でも、制御装置１２ｃは、温度センサ１１ｂの温度検出値を用いて温度コードを逐次生成する。そして、生成した温度コードが加熱温度１８０℃の基準値Ｔ［８Ｄ］より小さい期間は、制御装置１２ｃは、ヒータ１３への電力供給をＯＮし、加熱室１１を加熱する。その後、庫内温度が更に上昇し、生成した温度コードが基準値Ｔ［８Ｄ］より１コード大きい［８Ｅ］に到達すると、制御装置１２ｃは、ヒータ１３への電力供給をＯＦＦする。庫内温度の低下に伴い、生成した温度コードが基準値Ｔ［８Ｄ］より１コード小さい［８Ｃ］まで低下すると、制御装置１２ｃは、ヒータ１３への電力供給を再度ＯＮして加熱室１１を再加熱する。このようなヒータ１３のＯＮ，ＯＦＦ制御を繰り返すことで、制御装置１２ｃは、設定した加熱温度１８０℃程度の庫内温度を維持することができる。そして、本工程を２０分間経過した時点で、制御装置１２ｃは、ヒータ１３をＯＦＦし、ブザーなどを利用して、調理者に調理終了を報知する。

＜温度センサの異常判定＞
図６では、温度センサ１１ｂやその周辺回路が正常であった場合の庫内温度の推移を示したが、温度センサ１１ｂ等に異常があれば、庫内温度を設定した加熱温度に維持することができないため、早期に異常を検知し、それを調理者に報知する必要がある。そこで以下では、図７と図８を用いて、温度センサ１１ｂ等の異常判定方法と、異常が判定された場合の制御動作について説明する。

図７は、温度センサ１１ｂと周辺回路が正常である場合（実線）、温度センサ１１ｂや周辺回路が断線しており出力がない場合（点線）、温度センサ１１ｂや周辺回路に異常があり異常値を出力している場合（破線）の夫々について、制御装置１２ｃが生成した温度コードを、庫内温度に換算して表示したグラフである。

実線に示すように、温度センサ１１ｂ等が正常な場合は、庫内温度の上昇に伴い、温度コードも追従して上昇するため、上記した本工程中は、設定した加熱温度（例えば１８０℃）を維持するようにヒータ１３を適切に制御することができる。

一方、点線で示すように、温度センサ１１ｂが断線しており、温度センサ１１ｂから有効な出力が無い場合は、実際には庫内温度が上昇していても、生成した温度コードはゼロを継続するため、上記した本工程中のヒータ制御によれば、ヒータ１３の通電をＯＦＦにすることができず、結果的に加熱室１１が加熱過剰になる可能性がある。

また、破線で示すように、温度センサ１１ｂから有効な出力があっても、その出力に基づいて生成した温度コードが異常値であれば、実際には庫内温度が上昇していても、生成した温度コードは庫内温度を反映したものとはならないため、上記した本工程中のヒータ制御では、ヒータ１３の通電をＯＦＦにすることができず、結果的に加熱室１１が加熱過剰になる可能性がある。

そこで、本実施例の加熱調理器１は、温度センサ１１ｂが断線しており有効な出力の無い場合（図７の点線）や、温度センサ１１ｂから有効な出力があるものの異常な温度コードが生成される場合（図７の破線）であっても、それらの故障態様を検知して、加熱過剰を防止できるようにした。以下、図８のフローチャートを用いて、本実施例の加熱調理器１による、温度センサ１１ｂの異常判定処理を詳細に説明する。

まず、ステップＳ１では、調理者は、ヒータ加熱設定キー３１ｂを操作して、オーブンまたはグリルの調理メニューを選択し、さらに、設定ダイヤル３１ｃを操作して、仕上り、加熱温度、加熱時間等の調理条件を設定する。このとき、制御装置１２ｃは、図５のテーブルから、設定された加熱温度に対応する制御値（予熱終了値Ｈ、基準値Ｔ）を取得する。

ステップＳ２で、調理者がスタートキー３１ｄを操作すると、制御装置１２ｃは、ヒータ１３への電力供給を開始し、オーブン加熱やグリル加熱が開始される。

ステップＳ３では、制御装置１２ｃは、ヒータ１３の通電を例えば５分間継続する。この間、ヒータ１３が正常であれば庫内温度が上昇し、また、温度センサ１１ｂが正常であれば制御装置１２ｃが生成する温度コードも増加する。

ステップＳ４では、制御装置１２ｃは、温度センサ１１ｂの断線の有無を判定する。具体的には、制御装置１２ｃは、加熱開始から５分経過した時点の温度センサ１１ｂの温度コードを確認し、第一閾値以上であるかを判定する。そして、温度コードが第一閾値未満であればステップＳ５へ進み、温度コードが第一閾値以上であればステップＳ６に進む。なお、第一閾値は、例えば、常温相当の温度コード［０３］であり、第一閾値未満の温度コードは、例えば、温度センサ１１ｂが無出力であったことを意味する温度コード［００］である。

ステップＳ５では、制御装置１２ｃは、温度センサ１１ｂからの有効な出力が無いと判断し、加熱過剰を防止するためにヒータ１３への電力供給を停止し、表示部３２に温度センサ１１ｂの断線を示すエラーメッセージを表示する。

一方、ステップＳ６では、制御装置１２ｃは、ヒータ１３の通電を更に例えば１０分間継続する。なお、ステップＳ３での５分間のヒータ通電と、ステップＳ６での１０分間のヒータ通電により、ヒータ１３が正常であれば、庫内温度は十分に予熱終了温度や設定した加熱温度に到達している。

ステップＳ７では、制御装置１２ｃは、温度センサ１１ｂの出力が正常であるかを判定する。具体的には、制御装置１２ｃは、加熱を更に１０分継続した時点の温度コードを確認し、ステップＳ２時点の温度コードからの増加量が第二閾値以下であるかを判定する。そして、増加量が第二閾値より大きければ（温度センサ１１ｂで十分な温度上昇を検出できた場合は）ステップＳ８へ進み、増加量が第二閾値以下であれば（温度センサ１１ｂで十分な温度上昇を検出できなかった場合は）ステップＳ９に進む。なお、第二閾値は、例えば、約５０℃の温度上昇に相当する「７」である。

ステップＳ８では、制御装置１２ｃは、温度センサ１１ｂが正常と判定し、設定された加熱時間が経過するまで、調理を継続する。

ステップＳ９では、制御装置１２ｃは、ステップＳ７で生成した温度コードが予熱終了値Ｈ以上であるかを判定する。そして、温度コードが予熱終了値Ｈに到達していれば上記したステップＳ８に進んで温度センサ１１ｂが正常と判定し、到達していなければステップＳ１０に進む。なお、ステップＳ７の後にステップＳ９の判定を設けた理由は、オーブン調理を連続実施した場合のように、調理開始から５分経過時の温度コードと更に１０分経過した時点の温度コードの差が小さいと、ステップＳ７の判定だけでは、正常な温度センサ１１ｂを異常と判定する可能性があるので、様々な使用条件を想定して温度センサ１１ｂの異常を適切に診断できるようにするためである。

ステップＳ１０では、制御装置１２ｃは、ヒータ１３を数秒間ＯＦＦにする。

ステップＳ１１では、制御装置１２ｃは、ヒータ１３を再度ＯＮにする。これにより、電流センサ１２ｅの出力が安定する。

ステップＳ１２では、制御装置１２ｃは、電流センサ１２ｅの出力から生成した電流コードが第三閾値以上であるかを判定する。そして、電流コードが第三閾値未満であり、何れかのヒータ１３での電力消費がないと考えられる場合は、ステップＳ１３に進み、電流コードが第三閾値以上あり、双方のヒータ１３で電力が消費されていると判断できる場合は、ステップＳ１４に進む。なお、第三閾値は、例えば、グリル用ヒータ１３ａとオーブン用ヒータ１３ｂの何れか一方のみを使用した場合の電流値に相当する電流コードよりも小さな値［２４］である。

ステップＳ１３では、制御装置１２ｃは、何れかのヒータ１３の断線と判断して、表示部３２にヒータ１３の断線のエラーを表示するとともに、調理を停止する。

ステップＳ１４では、制御装置１２ｃは、温度センサ１１ｂの出力が異常であり、その出力に基づいて生成した温度コードが実際の庫内温度を反映していないと判断して、表示部３２に温度センサ１１ｂの出力異常のエラーを表示するとともに、調理を停止する。

このように、ステップＳ１２での判定により、温度コードの上昇が無い原因が、温度センサ１１ｂやその周辺回路の不具合なのか、ヒータ１３の断線によるものかを、電流コードの値から判断し、切り分けることができる。

以上で説明した本実施例の加熱調理器によれば、温度センサ１１ｂやその周辺回路に庫内の加熱過剰を招く態様の不具合が発生した場合に、その不具合を検知することができる。これにより、異常状態を段階的に検出できるようになり、様々な故障モードを判別することができる。

なお、本発明は、上述した実施例に限定するものではなく、様々な変形例が含まれる。上述した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定するものではない。

１ 加熱調理器
１１ 加熱室
１１ａ 熱風ユニット
１１ｂ 温度センサ
１２ 機械室
１２ａ マグネトロン
１２ｂ 回転アンテナ
１２ｃ 制御装置
１２ｄ 冷却ファン装置
１２ｅ 電流センサ
１３ ヒータ
１３ａ グリル用ヒータ
１３ｂ オーブン用ヒータ
２ ドア
３ 操作パネル
３１ 操作部
３１ａ マイクロ波加熱設定キー
３１ｂ ヒータ加熱設定キー
３１ｃ 設定ダイヤル
３１ｄ スタートキー
３２ 表示部
４ 外枠
５ 後板

Claims (5)

1. 被加熱物を収納する加熱室と、
   該加熱室の加熱温度を設定する操作部と、
   前記加熱室を加熱するヒータと、
   前記加熱室の温度を検出する温度センサと、
   設定された加熱温度と前記温度センサの出力に基づいて前記ヒータを制御するとともに、前記ヒータまたは前記温度センサの異常を判定する制御装置と、を備えた加熱調理器であって、
   前記制御装置は、
   前記ヒータに対し第一期間の通電を行い、該第一期間の経過時点の前記温度センサの出力に基づいて第一温度コードを生成し、該第一温度コードが第一閾値よりも小さい場合は、前記温度センサが断線していると判定し、
   前記第一温度コードが前記第一閾値以上であった場合は、前記ヒータに対し更に第二期間の通電を行い、該第二期間の経過時点の前記温度センサの出力に基づいて第二温度コードを生成し、前記第一温度コードから前記第二温度コードの上昇値が第二閾値より大きければ、前記温度センサが正常であると判定し、
   前記上昇値が前記第二閾値以下であった場合は、前記第二温度コードが、設定された加熱温度に対応する予熱終了値以上であれば、前記温度センサが正常であると判定することを特徴とする加熱調理器。
2. 請求項１に記載の加熱調理器において、
   前記第一閾値は、室温に相当する温度コードの値であることを特徴とする加熱調理器。
3. 請求項１に記載の加熱調理器において、
   商用電源から供給される電流を検出する電流センサを備え、
   前記第二温度コードが前記予熱終了値未満だった場合、
   前記制御装置は、前記ヒータを動作させたときの前記電流センサの出力に基づいて電流コードを生成し、該電流コードが第三閾値以上であれば、前記温度センサの出力を異常と判定することを特徴とする加熱調理器。
4. 請求項３に記載の加熱調理器において、
   前記制御装置は、前記電流コードが前記第三閾値未満であれば、前記ヒータが断線していると判定することを特徴とする加熱調理器。
5. 請求項１から請求項４の何れか一項に記載の加熱調理器において、
   前記制御装置は、前記温度センサの断線、前記温度センサの出力の異常、または、前記ヒータの断線を判定した場合に、前記ヒータへの電力供給を停止することを特徴とする加熱調理器。

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