JP4571600B2 - 食物調理用オーブン及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、行われている調理の進み具合に応じて熱の供給を制御するための手段を備えた食物品用のオーブンに関する。

温度の変化態様をモニタする温度センサが調理されるべき食物の中に挿入されているタイプのオーブンが知られている。手動調整に基づいた長い経験により、温度センサと電力コントローラに関してフィードバック・ループを確立することができる一群のデータが作り上げられてきた。これは、センサが食物内に完全に正しく挿入されているという条件の下で、極めて正確な調理と一貫性のある結果を可能にする。しかしながら、挿入タイプのセンサの必要性は非実用的であると見なされている。なぜなら、センサを頻繁に掃除する必要があり、また、高温に耐えるプラグ及びソケットを、湿気があり、しかも恐らく煙っぽくて油っぽいオーブン内の雰囲気中に晒す必要があるために、このような挿入タイプのセンサはそれほど魅力がないからである。その一方で、非挿入タイプのセンサ技術では、一般的に食物の重さを知っておく必要がある。

ヨーロッパ公開公報第０２３９２９０号には、上記の問題点に対する部分的な解決策がマイクロ波オーブンに関連して記載されている。ここでは、特定の温度までの冷却期間の後、熱の印加に起因する温度上昇が決定され、該温度上昇は、残りの調理時間とこの時間におけるオーブンの最高温度とを決定するために、蓄積された情報と共に用いられる。しかしながら、冷却による再較正の必要性は複雑でしかも時間がかかり、また、温度上昇の決定の精度は、特にケーキやパストリーを含む拡張された範囲の食品について高品質の結果を一貫して提供するには十分とは言えない。従って、ユーザの関与を最少限にして調理及びベーキングのための方法を改善する余地がある。言い換えると、食物を好ましい品質に調理する際の一般的な問題点に対してエキスパートシステムタイプで解決する必要性がある。

食品がそれ自体で熱の供給に対し負荷を構成すること、また、調理が進むに従って食品の変化が負荷の変化として表されることは、今までに認識されてきている。食品と同様、オーブンは熱質量を持っているが、特に、食品の水分含有量は、加熱処理機能を単純な指数関数的関係から逸脱させてしまう。また、食品の表面の熱吸収特性は調理によって変化し、その調理によって更に加熱処理機能が単純な関係から逸脱してしまう。しかしながら、オーブンの使用の大いなる簡単化が熱負荷の概念を巧みに利用することによって得られるであろうことは、認識されている。本発明の目的は、ユーザからの唯一必要な情報入力が調理されるべき食物のタイプ又は部類であるような種類のオーブンを提供することにある。選択的な入力は、調理又はベーキングの程度や、冷凍或いは「再加熱要」などの初期状態に関係するものであってもよい。

この目的を達成するオーブンは、加熱状態にある間、少なくとも２つのタイプの熱源を交互に用いて食物を加熱し、その一方で、調理されている食物のタイプに応じてその調理時間の残りの期間中、熱源のタイプ及び電力の供給を制御するためにオーブンの温度と時間の関係が記録され且つ用いられることを特徴とする。

この処理を制御するために、本発明の一実施例では、オーブンの温度が、該オーブン内に固定された少なくとも一つの温度測定装置によって決定されることを特徴とする。他の好適な実施例では、幾つかの温度測定装置が用いられ、このうち少なくとも一つが対流によって熱が伝達される場所に配置されていることを特徴とする。更に他の好適な実施例では、他の少なくとも一つの温度測定装置が対流から遮蔽されていることを特徴とする。これらの実施例は全て、関連する制御回路への入力を生成するのに役立つ。また、空気流の温度と空洞部の温度を識別する能力は、オーブン内で行われている処理を表している。

含まれている各熱源の機能的な関係においては、第１の所定の期間中、第１の熱源によって熱が供給され、その後に続く第２の期間中、第２の熱源によって熱が供給され、前記第２の期間はしきい温度の到達によって終了し、該しきい温度に到達するまでの合計の時間は蓄積された増加ファクタを用いて合計の調理時間を決定し、残りの期間中、蓄積された重み関数によって決まる温度で自動調温制御により熱が供給されることを特徴とする。

他の機能的な関係においては、時間制御よりもむしろ温度制御が用いられており、第１の所定の温度に到達するまで第１の熱源によって熱が供給され、その後、第２の所定の温度に到達するまで第２の熱源によって熱が供給され、開始時から前記第２の所定の温度に到達するまでの合計の時間は、蓄積された増加ファクタを用いて合計の調理時間を計算し表示するために測定され且つ用いられ、残りの期間中、オーブン内で処理されるべき食物に応じて、蓄積された重み関数によって決まる温度で自動調温制御により熱が供給され、前記合計の調理時間が終了した時点で前記オーブンはそれ自体をスイッチ・オフすることを特徴とする。

各熱源間の十分な差異が構成において得られることは認識されており、この場合、かかる構成は、第２の熱源が、第１の熱源と選択的に協働するオーブンの空洞部と連絡しているファンによって構成されることを特徴とする。このファンは、オーブンの空洞部において平衡温度状態を作りだすためにいかなる温度で用いてもよい。例えば、一方の熱源から他方の熱源への切り換えが、合計の調理時間又はベーキング時間を正確に決定するために極めて重要であるような室温近傍で用いてもよい。これは、多くの場合、ファンが作動状態にある時は第１の熱源はスイッチ・オンされていないことを意味するであろう。

熱負荷の概念を用い、電気回路理論から知られているインピーダンス、ポテンシャル、電圧などの用語を用いてプロセスを表現すると、オーブンは、その熱容量及び内部熱伝達率に関連した負荷の特徴付け、すなわち食物の熱負荷インピーダンスを自動的に得るために、明確に定義された異なるポテンシャル及び異なる熱流源インピーダンスを持つ熱を供給するものと表現することができる。連続的に測定される主なパラメータは、オーブン内の温度と、開始時点からの時間である。別の関連するパラメータは、熱源に供給される瞬時電力である。

電気的な加熱エレメントの場合には、これは主幹電圧を測定することによって効率的に行われ得る。これは、異なるタイプの負荷、すなわち異なる食物の性質に関して蓄積された情報と結合されて、調理プロセスの自動制御を可能にし、また予期される合計の調理時間又はベーキング時間を計算し指示することを可能にする。

使用される熱源のタイプは、特定のオーブンが処理することができる食物のタイプの範囲によって決定される。昨今のオーブンでは、例えば赤外線輻射、蒸気、ホット・エア、マイクロ波或いはこれらの組み合わせを利用するであろう。時間と共に変換態様を継続的にモニタすることにより、室温以外の特定の開始温度に関係する特性を自動的に選択することができ、これによって、ユーザは予期される調理時間又はベーキング時間を知ることができる。

また、空のオーブンで試運転中に加熱機能を較正することにより製造上の許容誤差を吸収する可能性がある。これは、周囲への輻射損失の個々の偏差が吸収されることを意味し、また、当該偏差が、処理可能な種々のタイプの食物に対するオーブンの性能に多大な影響を及ぼさないことを意味する。加熱エレメントによって消費される電力は継続的にモニタされ、これによって、エレメントの交換によって生じる偏差が吸収される。

図１には本発明に係るオーブンの一実施例が示されており、該オーブンは、上部２と底部３に加熱エレメントを備えた空洞部１と、空気の流れの中でリング状エレメント６の形態を有するアクティブ加熱エレメントとしてもまた機能するファン又は通風装置５のための開口部４を備えている。また、７はグリルエレメントを示す。更に、蝶番９とガラス板１０を備えた扉８が設けられている。効率的なオーブンは、通風装置の空気速度として１〜４ｍ／ｓを有しており、リング状加熱エレメントに電力が供給された場合に、オーブンはホット・エア・オーブンとして機能する。図示の例において記載された実施例は純粋な熱オーブンであり、熱の伝達媒体は、主に、（上述したようにそれ自体がホット・エアを供給する通風装置に起因する）対流と輻射である。周囲への熱損失は、主として輻射によって生じる。

本発明の基本は、調理プロセス中の異なる時点で異なる熱源によって加熱された時に食物が呈する、今までに知られていない性質を観察することにある。上述した実施例は、オーブンに対し電力が図示のように上部に供給された時に図２に示されるような温度の変化態様をひき起こす。他のパラメータの選択は、同様ではあるが異なる曲線をひき起こすであろう。

ベーキング制御ユニットをスイッチ・オンにした後の第１の期間中、周囲温度が決定され、その情報が補償のために蓄積される。図中、約３０秒から約４分までの期間として示される第１の期間中、通風装置とリング状加熱エレメントによって加熱が行われ、約１００℃である第１の温度リミットに達するまで温度が上昇し続ける。そして、この温度に到達した時点で、水の蒸発熱が、温度上昇をひき起こすことなくかなりの熱を吸収する。

また、ケーキのタイプに応じて幾つかのバリエーションがあることがわかる。温度は、通風装置と開口部から若干の距離を隔てた後ろの壁に設けられた温度検出エレメントによって測定される。制御ユニットは、通風装置がまだ作動状態にある間はリング状加熱エレメントに代えて上部側の加熱エレメントを使用するようにスイッチングを行う。温度は、最初に低下した後、焼かれようとしているケーキのタイプに固有の時間に亘って上昇する。これは、ケーキのタイプ（（２）及び（３）のケーキのタイプ）にそれぞれ固有の時点で、約１８０℃の近傍に設定された第２のしきい値に到達することを意味する。

第２のしきい値に到達する時間の発生のバリエーションは、ベーキングプロセスに関して先例のない制御が得られるほどに特定的である。その時間は、開始時から１５分の近傍にある。留意すべきことは、最初の３０秒を、センサ上で正確な開始温度を得るためにファンを用いてオーブン内の温度を平均化するのに用いてもよいことである。

第２の温度リミットに到達した時点で、ベーキング制御ユニットによって以下の動作が行われる。先ずこの段階では、上部側の加熱エレメントはスイッチ・オフ状態にあり、通風装置と協働するリング状加熱エレメントが唯一の熱供給源となっており、オーブンはサーモスタット（自動調温装置）の制御の下で実際上ホット・エア・オーブンとして機能し、温度センサはそのサーモスタットの入力となっている。

そして、ベーキング制御ユニットは、（サーモスタットの）制御温度と残り時間を決定するためにイネーブル状態とされる。この残り時間は、（ａ）ベーキング制御ユニットのディスプレイ上に指示され、（ｂ）ケーキが焼き上がった時に加熱処理をスイッチ・オフするために用いられる。実際上、ユーザは、最初の約１５分位を、焼こうとしているケーキの特徴を決定するための準備及び「診断」時間として考慮するであろう。従って、残り時間の指示は、焼き上がったばかりのケーキを何時取り出せばよいかを知るのに有用である。更なる時間を所望とする場合には、完全なオーブン制御機能を保持する一方でベーキング時間を増やすために制御パネルを設けてもよい。

これを可能とするために、ベーキング制御ユニットは、図３に概略的に示されるような以下の情報、すなわち、２つのしきい温度、第１及び第２のしきい温度に到達するまでの時間（或いはこれに代えて、所定の特定時間の経過後に到達した温度）、平均入力電圧、（実効ワット数を与える）リング状エレメントの電流、及びオーブンの熱質量、を持っていなければならない。このオーブンの熱質量は、オーブンの試運転中に較正関数を用いて得られる。また、この動作は、例えば熱絶縁に関して、製造上の許容誤差を吸収するであろう。周囲温度は、ベーキングプロセスの開始温度としてモニタされる。

さらに、特定の実施例に対して何回かの試運転を行うと、第２のしきい温度に到達するまでの加熱時間と合計の調理時間とを関連付けるファクタが生じる。これは、蓄積されたこのタイプの情報が残っている時間（残り時間）を決定するのに利用され得ることを意味している。同様に、この残り時間における実際の制御温度すなわちサーモスタット温度が、何種類かのケーキのタイプ及びサイズに応じて決定される。ベーキング制御ユニットは、表の形で蓄積された各値を用いて残り時間を決定し、また、所望の品質に整合すべき結果を生み出すためのサーモスタット温度の調節と残余熱に対する妥当な補償とが完了した時に、スイッチ・オフする。

図４にはかかる試運転の幾つかの結果が示されている。しかしここでは、独立変数として第２のしきい値に到達するまでの時間が設定され、従属変数として加熱時間を増倍するためのファクタと制御温度（サーモスタット温度）とが設定されている場合が例示されている。これらは、重み関数と呼ばれている。ケーキのタイプは〇で囲まれた数字で指示されており、パストリーのタイプは□で囲まれた数字で指示されている。増加ファクタもサーモスタット温度も、異なる水分含有量及び所望の焼き色の程度をそれぞれ反映している異なるタイプの食物に対して明らかに相違していることがわかるであろう。

上述した記載及び説明では、実施例はホット・エア・オーブンの能力を持つ熱オーブンであった。しかしながら、同様の機能は、他の熱源の組み合わせ、例えば輻射熱又は対流熱と組み合わされた蒸気やマイクロ波などを用いて行われてもよい。

典型的な熱源を備えたオーブンを概略的に示した図である。 典型的な温度の変化態様と熱供給関数を示した図である。 ベーキング制御ユニットの入力及び出力を概略的に示した図である。 典型的な重み関数を示した図である。

符号の説明

１ 空洞部
２ 上部加熱エレメント
３ 下部加熱エレメント
４ 開口部
５ 通風装置
６ リング状エレメント
７ グリルエレメント
８ 扉
９ 蝶番
１０ ガラス板

Claims (5)

1. 行われている調理の進み具合に応じて熱の供給を制御するためのベーキング手段を備えた食物品を調理するためのオーブンであって、該オーブンは、
   調理される前記食物品を保持するオーブン空洞部、
   前記オーブン空洞部内の食物品を加熱する対流加熱による第１の熱源、
   前記オーブン空洞部内の食物品を加熱する前記第１の熱源と異なるタイプの輻射加熱による第２の熱源、及び
   前記オーブン空洞部内の温度を測定する手段、
   を有しており、
   前記第１の熱源は、前記食物品を開始時間から第１の閾値の温度に到達するまで加熱し、
   前記第２の熱源は、前記第１の閾値の温度に到達した後第２の閾値の温度に到達するまで、前記食物品を前記第１の閾値の温度より高い温度で加熱し、
   前記オーブンは、さらに、
   前記第１の熱源及び第２の熱源の少なくとも１つを用いて前記オーブン空洞部の調理温度を前記第２の閾値の温度に到達した後合計調理時間の最後に到達するまで維持する手段、
   前記開始時間から前記第２の閾値の温度に到達するまでの合計時間を測定する手段、
   前記第２の閾値の温度に上昇する合計時間から前記オーブン内で処理される食物品に応じて予め決められ蓄積された増加ファクターを用いて合計調理時間を決める手段、
   オーブン内で処理される食物によって予め決められ蓄積された重み関数によって、前記第２の閾値の温度に到達した後前記合計調理時間の最後に到達するまでの調理温度を決める手段、
   を有することを特徴とするオーブン。
2. 前記オーブンの温度は該オーブン内に固定された少なくとも１つの温度測定装置によって決定されることを特徴とする、請求項１に記載のオーブン。
3. 前記第１の熱源は、前記オーブン空洞部に設けられたファンによって構成され、関連するリング状の加熱要素と共に動作することを特徴とする、請求項１又は２に記載のオーブン。
4. 前記第２の熱源は、前記オーブン空洞部に設けられた上部加熱要素と共に動作するファンによって構成されていることを特徴とする、請求項３に記載のオーブン。
5. 前記合計調理時間の最後に前記オーブンをスイッチオフする手段を有する、請求項１−３のいずれか１項に記載のオーブン。

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