JP2023173501A - 炊飯器 - Google Patents

Abstract

【課題】被炊飯物の容量に合わせた炊飯制御を行う炊飯器を提供することを目的とする。【解決手段】被炊飯物が収容される内釜を加熱する加熱手段と、加熱手段を制御する制御部とを備える炊飯器であって、制御部は、炊きあがりの時刻が設定される予約炊飯を行う際、容量判定工程を行って内釜内に収容された被炊飯物の容量を判定し、被炊飯物の容量に基づいて、被炊飯物の沸点よりも低温となる予熱温度に内釜の温度を維持する予熱工程を開始する時間を設定するものである。【選択図】図１

Description

本技術は、炊飯器に係るものである。特に、被炊飯物の容量を判定する機能を備えた炊飯器に関するものである。

従来、予約設定された時刻に炊飯を終了する予約炊飯を行う際、内釜に投入された米および水を含む被炊飯物の容量を自動で判定し、予熱時間へ容量を反映させる炊飯器が知られている。このような炊飯器は、たとえば、容量検出手段である赤外線センサを蓋に配置し、炊飯開始直後からの温度の立ち上がりによって、被炊飯物の容量を判定して炊飯調理を行う（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００５－０９５３６１号公報

従来の炊飯器は、たとえば、特許文献１に記載された炊飯器のように、被炊飯物が少量であると判定したときには、予熱時間を延長させて、炊き上がりまでの時間を調整していた。このため、少量の被炊飯物に対して予熱時間が長くなりすぎ、被炊飯物において米が過剰に吸水してしまい、炊き上がった炊飯物がやわらかくなるなどの問題があった。

そこで、上記のような課題を解決するため、被炊飯物の容量に合わせた炊飯制御を行う炊飯器を提供することを目的とする。

本開示に係る炊飯器は、被炊飯物が収容される内釜を加熱する加熱手段と、加熱手段を制御する制御部とを備える炊飯器であって、制御部は、炊きあがりの時刻が設定される予約炊飯を行う際、容量判定工程を行って内釜内に収容された被炊飯物の容量を判定し、被炊飯物の容量に基づいて、被炊飯物の沸点よりも低温となる予熱温度に内釜の温度を維持する予熱工程を開始する時間を設定するものである。

本開示に係る炊飯器によれば、制御部は、容量判定工程において判定された被炊飯物の容量に応じて、予熱工程を開始する時間を設定するものである。このため、判定した被炊飯物の容量に合わせた炊飯制御を行うことができる。

実施の形態１に係る炊飯器の構成を示した説明図である。 実施の形態１に係る炊飯器の容量判定工程における加熱動作を示す説明図である。 実施の形態１に係る炊飯器の容量判定工程における加熱動作に係るフローチャートを示す図である。 実施の形態１に係る炊飯器の容量判定工程の加熱状態を示す説明図である。 実施の形態１に係る炊飯器における容量判定工程の経過時間に対する加熱停止時間（ｔ）の変化を示す説明図である。 実施の形態１に係る炊飯器の予約炊飯を行う際の工程の全体を示す説明図である。

以下、実施の形態に係る炊飯器について、添付図面などを参照しながら説明する。以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、以下の説明において、図における上方を「上側」とし、下方を「下側」として説明する。さらに、温度の高低、容量の多少については、特に絶対的な値との関係で定まっているものではなく、相対的に定まるものとする。そして、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る炊飯器の構成を示した説明図である。図１に示す炊飯器本体１００は、有底筒形状の炊飯器筐体１１と、蓋体８とを有する。炊飯器筐体１１は、胴体内に内釜１を収容することができる。そして、蓋体８は、炊飯器筐体１１の上部に取り付けられている。内釜１は、上部が開口した有底筒形状をしており、熱伝導率が高いアルミニウムなどからなる母材で構成される。内釜１の外面は、強磁性材料がコーティングまたは接合などされている。強磁性材料は、後述する加熱コイル２への通電（電力供給）による高周波電流により、電磁誘導加熱される。

また、炊飯器本体１００は、炊飯器筐体１１内に、加熱コイル２および底サーミスタ３を有する。加熱コイル２は、内釜１の下部となる位置に設置され、通電により内釜１を電磁誘導加熱する加熱手段である。加熱コイル２には、商用電源９からの電力が、後述する駆動回路５を介して、高周波電流に変換されて供給される。駆動回路５は、ダイオードブリッジ５Ａおよびインバータ回路１０を有する。商用電源９からの低周波の交流電力は、駆動回路５内のダイオードブリッジ５Ａにより、直流電力に変換される。インバータ回路１０は、直流電力を高周波の交流電力に変換し、変換によって周波数または通電率を調整した電流を加熱コイル２に供給する。また、底サーミスタ３は、内釜１の底部に設置され、内釜１の底面と直接接触して内釜１の温度を検出する内釜温度検出手段となる。底サーミスタ３は、検出した温度に基づく底サーミスタ信号を、後述する制御部７に送る。蓋体８は、炊飯器筐体１１および内釜１の上部の開口を開放可能に回動する。蓋体８の内釜１側には、内釜１内の雰囲気温度を検出する蓋サーミスタ４が設置されている。

炊飯器本体１００は、正面に操作部６が設けられている。操作部６は、液晶表示装置などの表示装置と、炊飯器本体１００を操作するためのスイッチ類とを備える。スイッチ類は、使用者が希望する炊飯完了時刻（予約時刻）を設定するための時刻設定スイッチ、炊飯開始を指示するための炊飯開始スイッチ、炊飯工程および保温工程を取り消す（中止する）ための取り消しスイッチなどを有する。

また、炊飯器本体１００は、操作部６、底サーミスタ３、蓋サーミスタ４からの信号が少なくとも入力する制御部７を内蔵する。制御部７は、制御演算部となるマイクロコンピュータ７Ａ、読み書き可能メモリ（ＲＡＭ）７Ｂ、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）７Ｃおよびタイマーを有する計時手段７Ｄなどを備える。そして、制御部７は、入力される信号と後述する制御プログラムとにしたがって、演算などの処理を行い、炊飯器の制御を行う。特に、実施の形態１においては、制御部７は、インバータ回路１０を制御して、加熱コイル２の出力（加熱）を調整する。

ここで、制御部７は、炊飯を行う際の加熱工程で実行する制御プログラムのデータを、たとえば、ＲＯＭ７Ｃに記憶している。加熱工程は、被炊飯物の沸点よりも低温の予熱温度に内釜１内を維持する予熱（吸水）工程、内釜１内が沸騰状態になるまで加熱して維持する本炊き工程および内釜１内の水分がおおよそなくなり、さらに米の吸水を促進させるむらし工程を少なくとも含む。また、加熱工程の中には、予熱工程の前に行われる容量判定工程が含まれる。容量判定工程は、加熱コイル２により内釜１を加熱したときの被炊飯物の温度変化に基づいて、被炊飯物の容量を判定する工程である。ここで、実施の形態１における炊飯器は、たとえば、被炊飯物の容量を３段階（少量、中量、多量）で判定する。制御部７は、容量判定工程の中では、内釜１に投入された被炊飯物の容量を判定する容量判定手段として機能する。

図２は、実施の形態１に係る炊飯器の容量判定工程における加熱動作を示す説明図である。また、図３は、実施の形態１に係る炊飯器の容量判定工程における加熱動作に係るフローチャートを示す図である。次に、制御部７の容量判定手段の動作について説明する。制御部７は、容量判定工程では、底サーミスタ３が検出する内釜１の底部分における温度が所定の温度範囲となるように、加熱コイル２の出力を制御する。ここで、制御部７は、加熱コイル２の出力を開始または停止する二位置制御により、加熱コイル２の出力を制御する。

図２に示すように、制御部７が、底サーミスタ信号を監視して、内釜１内の温度制御を行う。制御部７は、内釜１の温度が上昇して底サーミスタ信号が、第１温度閾値に相当する第１の所定電圧に達したと判定すると（ステップＳ１）、加熱コイル２への通電をオフし、加熱コイル２の出力を停止させる（ステップＳ２）。また、制御部７は、内釜１の温度が低下し、底サーミスタ信号が、第２温度閾値に相当する、第１の所定電圧より低い第２の所定電圧に低下したと判定すると（ステップＳ３）、加熱コイル２への通電をオンし、加熱コイル２の出力を行う（ステップＳ４）。このようにして、制御部７は、加熱コイル２への通電のオンまたはオフを繰り返す制御を行う。

加熱コイル２の出力が停止している時間は、内釜１に投入された被炊飯物の容量（米および水の容量）によって異なる。被炊飯物の量が多い方が、出力を停止した際の加熱ムラが多く、出力を停止してから熱が拡散する速度が速くなる。このため、被炊飯物の容量が多いほど、加熱コイル２の出力が停止している時間は短くなる。

図４は、実施の形態１に係る炊飯器の容量判定工程の加熱状態を示す説明図である。図４に示すように、被炊飯物の容量が少量のときの加熱コイル２による１区間の加熱停止時間（ｔ１）よりも、多量のときの加熱コイル２による１区間の加熱停止時間（ｔ３）の方が短くなる。ここで、容量判定工程を開始してから、少量の場合と多量の場合との加熱停止時間に明確な差が出るまでの時間を規定時間として設定する。図２では、加熱コイル２の出力停止によって加熱が停止した後も、底サーミスタ信号が上昇を続けている。これは、内釜１において加熱コイル２によって加熱される場所と底サーミスタ３との間に距離があり、加熱コイル２による加熱が停止した後に、加熱場所から底サーミスタ３に熱が伝導しているためである。

容量判定手段となる制御部７が被炊飯物の容量を判定する際には、はじめに容量判定工程が開始されてから規定時間が経過した時点（判定タイミングＴａ）を含む区間の加熱停止時間に基づいて被炊飯物の容量を判定する。また、容量判定工程では、制御部７の計時手段７Ｄは、加熱コイル２への通電が停止している１区間の加熱停止時間（ｔ）を計時する。前述したように、実施の形態１における炊飯器では、容量判定手段となる制御部７は、被炊飯物の容量を、少量、中量または多量の３段階で判定する。この場合、判定に際し、被炊飯物の容量が少量のときの１区間の加熱停止時間（ｔ１）と中量のときの１区間の加熱停止時間（ｔ２）との間に、第１判定閾値Ｔｓ１（少量－中量）を設定する。また、中量のときの１区間の加熱停止時間（ｔ２）と多量のときの１区間の加熱停止時間（ｔ３）との間に、第２判定閾値Ｔｓ２（中量－多量）を設定する。第１判定閾値Ｔｓ１および第２判定閾値Ｔｓ２は、実験データまたはシミュレーションなどに基づいて予め設定しておく閾値である。

そして、制御部７は、加熱コイル２の出力が停止している１区間の加熱停止時間（ｔ）を、第１判定閾値Ｔｓ１および第２判定閾値Ｔｓ２と比較する。制御部７は、ｔ≧Ｔｓ１であると判定すると、被炊飯物の容量が少量であると判定する。また、制御部７は、Ｔｓ１＞ｔ≧Ｔｓ２であると判定すると、中量であると判定する。そして、制御部７は、Ｔｓ２＞ｔであると判定すると、多量であると判定する。ここで、加熱コイル２が出力を行っている期間中でもＤｕｔｙ制御により通電がオンされない場合がある。このため、計時手段７Ｄは、加熱コイル２への通電がオフしている時間を計時するのではなく、底サーミスタ信号が、第１の所定電圧に達した時点から第２の所定電圧に達した時点までの時間を計時することが望ましい。

図５は、実施の形態１に係る炊飯器における容量判定工程の経過時間に対する加熱停止時間（ｔ）の変化を示す説明図である。被炊飯物を加熱すると時間経過と共に被炊飯物全体の温度が上昇することで加熱ムラが減り、熱の拡散速度が遅くなる。このため、加熱停止時間は、経過時間に対して増加する。図５に示すように、容量判定工程を開始してからの時間が短くても、被炊飯物が少量の場合と中量または多量の場合とでは、加熱停止時間（ｔ）の差が大きくなる。したがって、図５は、被炊飯物が少量の場合における判定が可能となることを示している。

図６は、実施の形態１に係る炊飯器の予約炊飯を行う際の工程の全体を示す説明図である。図６に示すように、実施の形態１に係る炊飯器は、炊きあがりの時刻が予約設定され、設定時刻に炊飯を終了する予約炊飯による炊飯を行う場合、制御部７が容量判定工程によって判定した被炊飯物の容量に基づいて、予熱工程を開始する時間を設定する。ここでは、制御部７は、容量判定工程が終了してから予熱工程を開始するまで、内釜１への加熱を待機する待機時間を設定する。たとえば、制御部７は、被炊飯物の容量が少量であると判定した場合、被炊飯物の容量が中量または多量の場合よりも長い待機時間を設定する。図６では、制御部７は、被炊飯物の容量が少量のときに０より長い待機時間を設定し、被炊飯物の容量が中量または多量と判定したときは待機時間を０としている。被炊飯物の容量が少量の場合に、炊飯開始となる予熱工程の開始時刻を中量または多量の場合よりも遅らせることで、予熱工程において、適切な予熱時間を設定することができる。このため、被炊飯物の容量が少量の場合でも、被炊飯物における吸水が過剰となることを防止した炊き上げを行うことができる。また、少量の炊飯物に対して、不必要な予熱を行わないので、エネルギーの消費を抑制することができる。ここで、米がおいしく炊き上がるには、米に対し、適切な水量および熱量、また、それらと米とが反応する適切な時間が必要となる。米の量に対して、適切な水量および熱量が与えられる場合、反応に適切な時間は容量によらないため、予熱時間およびむらし時間は、被炊飯物の容量に関係なく同じとなる。

以上のように、実施の形態１の炊飯器によれば、容量判定手段となる制御部７は、内釜１を予熱温度に維持する予熱工程の前に行う容量判定工程において判定した被炊飯物の容量に基づいて、容量判定工程が終了してから予熱工程を開始するまでの時間を待機時間として設定する。このため、予熱工程における被炊飯物への予熱を、容量に応じて必要となる分に抑えることができ、判定した被炊飯物の容量に合わせた炊飯制御を行うことができる。したがって、米の吸水が過剰となることを防止し、炊き上げた米がやわらかすぎることを抑えることができる。また、制御部７は、少量の炊飯物に対して、不必要な予熱を行わない制御を行うので、エネルギーの消費が抑制でき、使い勝手のよい炊飯器を得ることができる。

また、実施の形態１に係る炊飯器においては、制御部７は、容量判定工程が終了してから予熱工程が開始されるまでに設定する時間を、加熱手段の出力を停止する待機時間とする。このため、容量判定工程により判定された被炊飯物の容量に応じて、本炊き工程において設定された内釜１への加熱時間と待機時間との合計時間を一定とすることができ、容量判定工程が開始されてからむらし工程が終了するまでの時間を一定にすることができる。したがって、予約炊飯を行う場合に、被炊飯物の容量によって炊飯物の炊きあがり時刻にばらつきがなく、使い勝手のよい炊飯器を得ることができる。

実施の形態２．
前述した実施の形態１における炊飯器では、容量判定手段は、被炊飯物の容量を判定する際、容量判定工程が開始されてから規定時間が経過した時点（判定タイミングＴａ）を含む区間の加熱停止時間（ｔ）を、判定基準の時間とした。ただし、これに限定するものではない。たとえば、規定時間が経過した時点（判定タイミングＴａ）で、既に確定している加熱停止時間（ｔ）を判定基準の時間としてもよい。既に確定している加熱停止時間（ｔ）とは、たとえば、判定タイミングＴａを含む区間の加熱停止時間（ｔ）の一つ手前の加熱停止時間であり、図４におけるｔ４、ｔ５およびｔ６で表される時間である。

また、前述した実施の形態１における炊飯器では、制御部７は、被炊飯物の容量を、少量、中量および多量の３段階に分けて判定するものとしたが、これに限定するものではない。制御部７は、被炊飯物の容量を２段階または４段階以上に分けて判定してもよい。このとき、段階数に基づいた判定閾値をあらかじめ設定する。

さらに、前述した実施の形態１における炊飯器では、制御部７は、容量判定工程において、被炊飯物が少量である場合だけに炊飯開始時刻を遅らせる待機期間を設定し、予熱工程を開始する時間を長くしたが、これに限定するものではない。たとえば、容量判定工程において、制御部７が被炊飯物が中量であると判定したときにも、待機期間を設定してもよい。

１ 内釜、２ 加熱コイル、３ 底サーミスタ、４ 蓋サーミスタ、５ 駆動回路、５Ａ ダイオードブリッジ、６ 操作部、７ 制御部、７Ａ マイクロコンピュータ、７Ｂ ＲＡＭ、７Ｃ ＲＯＭ、７Ｄ 計時手段、８ 蓋体、９ 商用電源、１０ インバータ回路、１１ 炊飯器筐体、１００ 炊飯器本体。

Claims (5)

1. 被炊飯物が収容される内釜を加熱する加熱手段と、
   前記加熱手段を制御する制御部と
   を備える炊飯器であって、
   前記制御部は、炊きあがりの時刻が設定される予約炊飯を行う際、容量判定工程を行って前記内釜内に収容された前記被炊飯物の容量を判定し、前記被炊飯物の前記容量に基づいて、前記被炊飯物の沸点よりも低温となる予熱温度に前記内釜の温度を維持する予熱工程を開始する時間を設定する炊飯器。
2. 前記容量判定工程が終了してから前記予熱工程を開始するまでの時間を、前記加熱手段の加熱を停止する待機時間とし、
   前記制御部は、前記内釜の前記被炊飯物が沸騰状態になるまで前記加熱手段により加熱して前記沸騰状態を維持する本炊き工程における加熱時間との合計時間が一定となるように、前記待機時間を設定する請求項１に記載の炊飯器。
3. 前記制御部は、前記被炊飯物の前記容量が少ないほど、前記待機時間を長く設定する請求項２に記載の炊飯器。
4. 前記内釜の温度を検出する内釜温度検出手段を備え、
   前記制御部は、計時を行う計時手段を有し、
   前記容量判定工程において、前記内釜温度検出手段からの信号に基づき、前記内釜の温度が第１温度閾値以上であると判定すると前記加熱手段の加熱を停止し、前記内釜の温度が前記第１温度閾値よりも低い第２温度閾値以下であると判定すると前記加熱手段の加熱を開始して、前記内釜の温度を前記第１温度閾値と前記第２温度閾値との間に維持し、前記計時手段が計時した前記加熱手段が加熱を停止してから開始するまでの加熱停止時間に基づいて、前記被炊飯物の前記容量を判定する請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の炊飯器。
5. 前記内釜温度検出手段は、前記内釜の底面と直接接触して温度を検出する底サーミスタである請求項４に記載の炊飯器。

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