JP2023137408A - 加熱調理器及び加熱調理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】湯煎による調理を簡便に、高精度に行うことができる加熱調理器及び加熱調理方法を提供する。【解決手段】容器内の湯煎水に浸された食材を加熱する加熱手段と、湯煎水の温度を検出する湯煎水温度センサと、加熱手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、湯煎水の温度を沸点以下の所定温度に上昇させる第一レンジ加熱段階の後の第二レンジ加熱段階において、加熱手段の間欠運転によって加熱と放熱を繰り返し、湯煎水の温度を略一定に保つことを特徴とする加熱調理器。【選択図】図５

Description

本発明は、湯煎による調理を行う加熱調理器及び加熱調理方法に関する。

湯煎による調理を行う加熱調理器として、特許文献１が知られている。特許文献１では、蒸気によって被調理物の温度が適切に計測できないという課題を解決するために、「制御手段は、重量センサによる検出値に基づき決定した温度上昇割合と、赤外線センサにより検出した被加熱物の温度の上昇割合と、を比較して加熱手段の出力を調整する」ように構成している。

特開２０１９－１９０６８２号公報

然るに特許文献１では、蒸気による結露を考慮していない。蒸気によって生じた結露を計測してしまうことで、被加熱物の温度を適切に計測できない。特に加熱手段の間欠制御によって加熱と放熱を繰り返して所定温度幅で保持するような運転を行う場合、冷却時の結露の温度変化が大きいため、計測値と被加熱物の温度との乖離が大きくなるという問題について対応できていない。

このことから本発明においては、湯煎による調理を簡便に、高精度に行うことができる加熱調理器及び加熱調理方法を提供することを目的とする。

以上のことから本発明においては、「容器内の湯煎水に浸された食材を加熱する加熱手段と、湯煎水の温度を検出する温度センサと、加熱手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、湯煎水の温度を沸点以下の所定温度に上昇させる第一レンジ加熱段階の後の第二レンジ加熱段階において、加熱手段の間欠運転によって加熱と放熱を繰り返し、湯煎水の温度を略一定に保つことを特徴とする加熱調理器」としたものである。

また本発明においては、「加熱手段を用いて容器内の湯煎水に浸された食材を加熱する加熱調理方法であって、湯煎水の温度を沸点以下の所定温度に上昇させた後に、加熱手段の間欠運転によって加熱と放熱を繰り返し、湯煎水の温度を略一定に保つことを特徴とする加熱調理方法」としたものである。

本発明によれば、湯煎による調理を簡便に、高精度に行うことができる。特に本発明の実施例によれば、蒸気によって生じた結露を抑制し、湯煎水の温度を正しく計測でき、過加熱により肉が固くなることがない。

本発明の実施例に係る加熱調理器の一例であるオーブンレンジの立体図。 オーブンレンジ１の断面図。 湯煎による低温調理の概念を示す図。 本発明に係る温度制御による食材の低温調理の概念を示す図。 本発明に係る温度制御の処理内容を示すフロー。 目標温度Ｔ１と間欠運転比Ａ／Ｂの関係を示す図。

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は本発明の実施例に係る加熱調理器の一例であるオーブンレンジの立体図であり、図２はオーブンレンジ１の断面図である。

これらの図に示すように、オーブンレンジ１は加熱室３と機械室８をキャビネット２で囲った構造である。加熱室３内にはテーブル３１が配置されており、このテーブル３１に被加熱物を載置して加熱調理を行う。

加熱室３の下部に配置された機械室８には、制御手段８１やマグネトロン８２または半導体固体素子（図示せず）が収納されている。本実施例ではマイクロ波の放射手段としてマグネトロン８２を用いて説明するが、マグネトロンの代替として半導体固体素子を用いてもよい。マイクロ波を照射する加熱の場合（レンジ加熱と呼ぶ）、機械室８に設置されたマグネトロン８２から放射されるマイクロ波は図２の回転モータ８４によって回転される回転アンテナ８３によって加熱室３内に撹拌されながら放射されることで、ムラを抑えて被加熱物を加熱する。

加熱室３の上方に設置された上ヒータ６１を用いた加熱の場合（グリル加熱と呼ぶ）、上ヒータ６１の輻射熱によって被加熱物が加熱される。

加熱室後方に設置された図２の熱風ヒータ６２を用いた加熱の場合（オーブン加熱と呼ぶ）、モータ２２によって回転されるファン２３によって、熱風ヒータ６２によって加熱された空気が庫内に循環する。

加熱室３側面の外側面に取り付けられた図２のスチーム発生手段６３とポンプ（図示せず）からなるスチームユニットによる加熱の場合（スチーム加熱と呼ぶ）、スチーム発生手段６３への水の供給はポンプの駆動によって水タンク１１から供給される。スチーム発生手段６３にはシーズヒータが埋め込んであり、短時間で水を沸騰し、スチーム噴出口６３ｆから加熱室３の内部に噴出され、被加熱物７が加熱される構造である。

このレンジ加熱、グリル加熱、オーブン加熱、スチーム加熱の４つの加熱手段は、制御手段８１によって自由に制御、駆動できる。例えば、複数の加熱手段を組み合わせて同時に駆動し、あるいは複数の加熱手段を交互に駆動することも可能である。

加熱室３の正面はドア５によって開閉できる構造であり、ドア５にはドア５を閉じた状態でも内部の被加熱物の状態を確認できるファインダ５１が設置されている。また、オーブンレンジ１は、ドア５の開閉を検知するドア開閉検知部（図示せず）を備えている。

加熱室３の側面には光照射手段４が設置されており、テーブル３１上に載置された被加熱物にむけて光を照射している。ここで、光照射手段４は反射板４１によって囲まれており、光照射手段４から照射される光は反射板４１によって反射されて加熱室３内に入り、被加熱物に照射される。光照射手段４には可視光を照射するランプを用いることで、加熱室３内を明るくし、使用者にとって被加熱物の様子を見やすくすることができる。

加熱室３天面には図２の赤外線ユニット７０が設けられている。赤外線ユニット７０には赤外センサ（図示せず）やレンズ（図示せず）からなり、被加熱物や、テーブル３１全面の表面温度を非接触で検出することができる。

テーブル３１を支持する重量センサ９は被加熱物の重量を測定することができる。この測定重量と、赤外線ユニット７０で検出した表面温度から、温度推測手段によって、被加熱物の内部温度変化のための加熱パターンに追従する適切な制御パターンを計算した被加熱物の内部温度を推測することができる。なお、重量センサ９を備えていない場合は、赤外線ユニット７０による被加熱物の表面温度の時間変化と加熱量から、被加熱物の内部温度を推定してもよい。

また本発明においては、図２のオーブンレンジ１の加熱室３の適宜の個所に、庫内温度Ｔｋを検知する庫内温度センサ１０６を備えている。なお、庫内温度センサ１０６はその目的を達成可能な適宜の場所に配置することが可能であり、かつその検知原理は適宜のものを採用可能である。またこの検知は、直接温度検知するものであっても、また演算などを介した間接的な検知手法によるものであってもよい。

図３は、本発明において実現しようとしている湯煎による低温調理の概念を示す図である。ここでは、水（湯煎水）１０１を張った容器１０２に調理対象の食肉１０３を投入し、図１の加熱調理器１の加熱室３内で、レンジ加熱で温めた湯煎水１０１を介して、食肉１０３を加熱調理するものである。なおこの場合に、水１０１は食塩や食塩を含む調味液が添加されていることが好ましい。食塩の添加により、水中でのマイクロ波エネルギーの減衰が大きくなる結果、マイクロ波の食肉１０３への直接入射による過加熱を抑制することができ、食肉１０３をやわらかく仕上げることができる。また、耐水性のある袋に食肉１０３を入れ、袋ごと１０１に投入しても構わない。

本発明では、図１の加熱調理器１の加熱室３内で行う湯煎による低温調理を、図４に示す温度Ｔ（縦軸）と時間ｔ（横軸）の関係で行うものである。また温度として、加熱室３内の庫内温度Ｔｋと湯煎水の温度Ｔｙを取り上げている。

本発明に係る温度制御は、調理対象の容器１０３を加熱室３内に収納したところから実行され、時刻ｔ０からｔ１までの期間における庫内の事前加熱、時刻ｔ１からｔ２までの期間における第一レンジ加熱、時刻ｔ２からｔ３までの期間における第二レンジ加熱からなる。

本発明に係る温度制御による食材の低温調理は、二段階の温度制御により実施される。第一段階は時刻ｔ１から時刻ｔ２までの第一レンジ加熱段階であり、レンジ出力が連続的に与えられて湯煎水温度Ｔｙを所定温度Ｔ１まで加熱する。この時の到達温度Ｔ１は、庫内の事前加熱段階（ｔ０～ｔ１）における到達温度と相違する温度値のものであってもよいが、沸騰温度である１００度以下の５５～７０度程度とされている。

本発明に係る温度制御による低温調理の第二段階は時刻ｔ２から時刻ｔ３までの第二レンジ加熱段階であり、ここでは間欠運転比Ａ／Ｂに基づいた間欠運転を複数回繰り返し実行する。間欠運転比は、レンジ出力を連続して与えるレンジ出力ＯＮ期間Ａと、レンジ出力を連続して与えないレンジ出力ＯＦＦ期間Ｂとの比Ａ／Ｂである。

レンジ出力ＯＮ期間Ａでは、湯煎水温度Ｔｙは所定温度Ｔ１以上まで加熱され、その後のレンジ出力ＯＦＦ期間Ｂでの放熱により湯煎水温度Ｔｙは所定温度Ｔ１程度まで低下する。この期間Ａと期間Ｂによる間欠運転は、その後複数回実行される。

この結果として、本発明の間欠運転によるときの湯煎水温度Ｔｙは沸点以下に設定された所定温度Ｔ１の近傍で上昇、下降することとなり、沸点に到達することはないので、加熱室３内が結露することはない。

この点に関し、特許文献１においてはレンジ出力の調整は含むが、加熱ＯＦＦによる放熱は含まないので、湯煎水温度Ｔｙ´は点線で示すように沸点まで達することになる。このため加熱室３内が結露してしまい、蒸気によって生じた結露を計測してしまうことで、被加熱物の温度を適切に計測できないという問題を生じることになる。

なお、間欠運転を停止する時刻ｔ３は、時刻ｔ２からの一定時間として予め設定することができる。また、図４の間欠運転はレンジ出力ＯＮ期間Ａのあとにレンジ出力ＯＦＦ期間Ｂとするものであったが、これはレンジ出力ＯＦＦ期間Ｂのあとにレンジ出力ＯＮ期間Ａとするものであってもよい。さらに間欠運転比Ａ／Ｂは、例えば１０分の一定周期内を比Ａ／Ｂにより配分するものであってもよく、あるいは６分と４分といった時間により指定されるものであってもよい。本発明は配分が指定できればよく、具体的な実現手法を問わない。

図４に示した調理温度制御は、図１の制御手段８１において図５の処理フローの実行により実現される。図５のフローは、図４の３段階の加熱段階に応じて３つの部分に分けて記述されている。処理ステップＳ０から処理ステップＳ４までが事前加熱段階、処理ステップＳ５から処理ステップＳ８までが第一レンジ加熱段階、処理ステップＳ９から処理ステップＳ１５までが第二レンジ加熱段階である。

図５のフローの事前加熱段階について説明する。処理ステップＳ０は適宜のタイミングで開始され、処理ステップＳ１ではユーザにより湯煎による低温調理を意図する加熱条件の入力がされる。

ここで、加熱条件入力では、以下の点が考慮される。まず、厚生労働省にて、食肉の加熱殺菌条件（温度と時間）が規定されている。具体的には肉の中心部の温度・時間が「７５℃・１分」、「７０℃・３分」、「６５℃・１５分」等である。この基準に応じて具体的な入力処理では、肉の厚みに応じて、ユーザが温度Ｔ１・時間（ｔ３－ｔ２）を手動で入力しても良いし、予め使用する肉の厚みに応じて温度Ｔ１・時間（ｔ３－ｔ２）が規定されたオートメニューを使用してもよい。なお所定温度Ｔ１は５５～７０℃と低温で、蒸気が生じないため、湯煎水の温度取得には赤外線ユニット７０の使用が好適であり、湯煎水の温度取得が可能である。

次に処理ステップＳ２では、オーブンを加熱する。ここでは予め庫内を目標温度Ｔ１に温めることで結露を抑制する結果として、赤外線ユニット７０で湯煎水の温度取得が可能となる。また、予め庫内を目標温度Ｔ１に温めることで外気温による水１０１からの放熱量のばらつきを抑制する結果として、第二レンジ加熱区間における温度の略一定維持が可能となる。
処理ステップＳ３では、図２に示した庫内温度センサ１０６により庫内温度Ｔｋを取得する。また処理ステップＳ４では、庫内温度Ｔｋが目標温度Ｔ１に到達するまでオーブン加熱を繰り返し実施する。

第一レンジ加熱段階の最初の処理ステップＳ５では第一レンジ加熱開始時刻ｔ１を取得し、処理ステップＳ６では連続加熱を開始する。また処理ステップＳ７では赤外線ユニット７０により湯煎水温度Ｔｙを取得する。処理ステップＳ８では、湯煎水温度Ｔｙが目標温度Ｔ１に到達するまで、連続加熱を継続実行する。

湯煎水温度Ｔｙが目標温度Ｔ１に到達したことをもって、第二レンジ加熱段階に入る。第二レンジ加熱段階の実行においてはまず、各種設定を行う。この設定は、処理ステップＳ９では設定処理で使用する第二レンジ加熱開始時刻ｔ２を取得し、処理ステップＳ１０では湯煎水量の推定を行い、処理ステップＳ１１では間欠運転比の補正を行うものである。

このうち処理ステップＳ１０における湯煎水量の推定は、例えば以下のように行われる。まず湯煎水規定量１ｋｇに対する昇温速度の試験データをあらかじめ持っている。そのうえで、第一レンジ加熱段階において赤外線温度センサ１０７により取得した湯煎水温度Ｔｙの変化速度に着目する。つまり、規定量と異なる湯煎水Ｘ（ｋｇ）がユーザによって投入された場合、昇温速度（Ｔ１－Ｔｙ０）／（ｔ２－ｔ１）は試験データの１／Ｘ倍となるため、湯煎水量Ｘを推定できる。

また処理ステップＳ１１における間欠運転比の補正は、例えば以下のように行われる。湯煎水規定量１（ｋｇ）に対する目標温度Ｔ１毎に温度を略一定に維持するための間欠運転比の試験データはあらかじめ持っている。これは目標温度Ｔ１と間欠運転比Ａ／Ｂの関係を示す図６において、規定水量のときの特性Ｌ１を予め保有していることである。

これに対し、規定量と異なる湯煎水Ｘ（ｋｇ）がユーザによって投入された場合、規定量１（ｋｇ）と同等の温度上昇量を得るために、レンジＯＮ時間（図４のＡ）ひいては間欠運転比Ａ／Ｂには、試験データのＸ倍の補正をかけることで求めることができる。１．２ｋｇの湯煎水の場合には特性Ｌ２のようであり、逆に０．８ｋｇの湯煎水の場合には特性Ｌ３のようである。これにより、推定した湯煎水量が多いほど、加熱手段のオン時間に対するオフ時間の比である間欠運転比を大きくすることになる。なおこの特性Ｌは、レンジ加熱の出力により変更されるので、レンジ加熱の出力に応じた補正を行うのがよい。

上記のようにして求められた間欠運転比に応じて処理ステップＳ１２では、設定された比率に基づいた間欠加熱運転を実行する。処理ステップＳ１３では、予め設定された間欠運転終了時刻ｔ３を取得し、処理ステップＳ１４では第二レンジ加熱経過時間（ｔ３－ｔ２）が所定時間に到達するまで、第二レンジ加熱段階の間欠運転を継続する。処理ステップＳ１５では、調理終了を確認してユーザにその旨を報知する。

なお終了時刻t３は、時刻ｔ１の第一レンジ加熱段階の開始にあたり、肉の厚みや温度を考慮してユーザが適宜設定することができ、或は自動的に制御手段が決定することができる。

以上述べた本発明によれば、間欠運転によって加熱と放熱を繰り返し、湯煎水の温度を一定に保つ制御において、湯煎水の温度帯は沸点以下にできるので、蒸気が発生せず、温度計測が可能となるので、精密な制御が行える。

また湯煎水の昇温速度から湯煎水量を推定し、第二レンジ加熱段階における前記加熱手段の間欠運転比を決定するパラメータに用いるのがよく、特に推定した湯煎水量が多いほど、前記加熱手段のオン時間に対するオフ時間の比である間欠運転比を大きくする関係にすることにより、容器内の湯煎水の初期水量のばらつきに対応することができる。

また庫内温度を所定温度に加温した後に、前記第一レンジ加熱段階に移行することにより、結露を抑制して温度計測が可能となる。

１：オーブンレンジ１、２：キャビネット、３：加熱室、８：機械室、２２：モータ、２３：ファン、３１：テーブル、６１：上ヒータ、６２：熱風ヒータ、７０：赤外線ユニット、８１：制御手段、８２：マグネトロン、８４：回転モータ、８３：回転アンテナ、１０１：湯煎水、１０２：容器、１０３：食肉、１０６：庫内温度センサ

Claims (5)

1. 容器内の湯煎水に浸された食材を加熱する加熱手段と、前記湯煎水の温度を非接触で検出する温度センサと、前記加熱手段を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記湯煎水の温度を沸点以下の所定温度に上昇させる第一加熱段階の後の第二加熱段階において、前記加熱手段の間欠運転によって加熱と放熱を繰り返し、湯煎水の温度を略一定に保つ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であって、
   前記湯煎水の温度を沸点以下の所定温度に上昇させる前記第一加熱段階の中で、前記湯煎水の昇温速度から湯煎水量を推定し、前記第二加熱段階における前記加熱手段の間欠運転比を決定するパラメータに用いることを特徴とする加熱調理器。
3. 請求項２に記載の加熱調理器であって、
   推定した湯煎水量が多いほど、前記加熱手段のオン時間に対するオフ時間の比である間欠運転比を大きくすることを特徴とする加熱調理器。
4. 請求項１に記載の加熱調理器であって、
   庫内温度を検知する庫内温度センサを備え、
   前記制御手段は、前記庫内温度を所定温度に加温した後に、前記第一加熱段階に移行することを特徴とする加熱調理器。
5. 加熱手段を用いて容器内の湯煎水に浸された食材を加熱する加熱調理方法であって、
   前記湯煎水の温度を沸点以下の所定温度に上昇させた後に、前記加熱手段の間欠運転によって加熱と放熱を繰り返し、湯煎水の温度を略一定に保つことを特徴とする加熱調理方法。

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