JP5067274B2 - 調理器 - Google Patents

Description

本発明は、ジュール熱を用いて被加熱物を解凍、加熱する調理器に関するものである。

従来、この種のジュール熱を利用して食品を加熱する通電加工装置には、湿潤性が良くフレキシブルな多数のブラシと、ブラシに接触するように食品を搬送する多孔性搬送面を有するコンベアと、搬送面の下面に配置された下部電極と、ブラシと下部電極との間に交流電圧を印加する手段より成る通電加工装置（例えば、特許文献１参照）や食品を搬送する搬送手段と、搬送手段の上方に配設された上部電極と、上部電極と対向し、かつ食品下部に配設された下部電極と、上部電極と下部電極間に電圧を印加する電源を備え、上部電極を搬送方向に並列する複数の電極棒と、電極棒に揺動可能に吊下げられた多数のリング状電極とで構成された通電加熱装置（例えば、特許文献２参照）がある。
特開平１１−１９２０６０号公報 特開２００５−２０９５７１号公報

しかしながら、前記特許文献１および前記特許文献２の構成は、ともに複雑な構造の装置が必要で、流動性の高い冷凍状態食品の解凍や液状食品の加熱には利用できないという課題がある。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、簡単な構成を有しつつ被加熱物の電気的特性を利用して、被加熱物と電極の接触率を上げる通電加熱ができるので、高効率に短時間で被加熱物を解凍および／または加熱する調理器を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の調理器は、被加熱物を収容する容器と、前記被加熱物を昇温させる一対の電極と、前記電極に電力を供給する電源と、前記一対の電極間の電流値を測定する電流値検知手段と、前記一対の電極間距離を変化させる電極間距離可変手段と、前記電源を制御する制御手段を備えた調理器において、前記制御手段は前記電流値検知手段の検知信号が最大電流値となるように前記電極間距離可変手段により前記電極間距離を可変制御するものである。

これによって、被加熱物が加熱されて温度上昇することで被加熱物の導電率が大きくなり電極間の抵抗値が小さくなって電極間を流れる電流が増大することに対して、電極間を流れる電流を減少させるように電極間距離を可変制御（より具体的には電極間距離を大きくする）することにより、被加熱物の過激な温度上昇を抑制し、被加熱物全体を均一性よく加熱することができる。

本発明の調理器は、簡単な構成を有しつつ被加熱物の電気的特性を利用し、被加熱物と電極の接触率を上げる通電加熱ができるので、高効率で短時間に被加熱物を解凍および／または加熱することができる。

第１の発明は、被加熱物を収容する容器と、前記被加熱物を昇温させる一対の電極と、前記電極に電力を供給する電源と、前記一対の電極間の電流値を測定する電流値検知手段と、前記一対の電極間距離を変化させる電極間距離可変手段と、前記電源を制御する制御手段を備えた調理器において、前記制御手段は前記電流値検知手段の検知信号が最大電流値となるように前記電極間距離可変手段により前記電極間距離を可変制御するものである。

これにより、被加熱物が加熱されて温度上昇することで被加熱物の導電率が大きくなり電極間の抵抗値が小さくなって電極間を流れる電流が増大することに対して、電極間を流れる電流値を減少させるように電極間距離を可変制御（より具体的には電極間距離を大きくする）することにより、被加熱物の過激な温度上昇を抑制し、被加熱物全体を均一性よく加熱することができる。

第２の発明は、特に第１の発明の電極間距離可変手段が、電極の移動を支持する電極支持手段を設けるものである。

これにより、電極を被加熱物に強く押し当てることを可能にし、被加熱物と電極の接触率を更に上げることができ、加熱効率を容易に上げることができる。

第３の発明は、特に第１の発明の調理器が、被加熱物の温度を検知する温度検知手段を設け、制御手段は、前記被加熱物が所望の温度に到達するまで電極間距離可変手段の動作を所定時間ごとに制御するものである。これにより、被加熱物の発熱（温度）特性の変曲点まで効率良く加熱することができるので、加熱の短時間化を図ることができる。

第４の発明は、特に第１の発明の制御手段が、被加熱物が規定した温度に到達した時点で電極間距離可変手段の動作を終了するとともに、電極間への通電をオンオフ制御し、前記被加熱物が所望の温度に到達すると加熱を終了する制御を行なうものである。

これにより、被加熱物の過加熱を防ぎ、最良の条件で被加熱物の加熱を終了することができる。

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は、本発明の実施の形態１における調理器の概略図、図２は、図１の電極間距離を変化させた時の概略図である。

図１および図２に示すように、本実施の形態１における調理器は、被加熱物１を収容する容器２と、容器２に着脱可能な蓋３と、外郭４で形成されている。容器２には、被加熱物１を挟んで一対の電極５ａ、電極５ｂが対向して配設される。

電極５ａ、５ｂは、電力を供給する電源６に接続される。電源６は供給電力の電圧、周波数を自在に可変することができる。

電流値検知手段７は、電源６と電極５ａおよび電極５ｂの間の電流値を検出し、温度検知手段９は、容器２を介し被加熱物１の温度を検出し、それぞれ制御手段８へ信号を送る。制御手段８は、電流値検知手段７と温度検知手段９の信号に基づき電源６の動作を制御する。電極５ａには、容器２の壁面との間に圧力検知手段１０ａを内蔵した電極支え部１１ａを配する。また電極５ｂは、可動する電極とし、電極支持手段１２との間に圧力検知手段１０ｂ〜１０ｄを内蔵した電極支え部１１ｂ〜１１ｄを配する。この電極支え部１１ｂ〜１１ｄを介して電極５ｂは電極支持手段１２に支持されている。

また、電極支持手段１２は図示したように、電極５ｂに略平行の板面に続いて、その上部をコの字状に折り曲げた構成としコの字状の二つの板面を貫通する駆動モータ１３（電極間距離可変手段）の出力軸１３ａを配し、少なくとも一つの板面と駆動モータ１３の出
力軸１３ａとをねじ嵌合させた構成とし、駆動モータ１３を正逆に回転させることで、電極支持手段１２が電極間距離を可変するように移動する構成としている。

図２は、駆動モータ１３を動作させて、電極５ａ、５ｂの間の距離を短縮させた状態を示す。容器可動手段１４は、容器２を電極５ａ、５ｂが対向する方向に対して略平行方向（本実施の形態では、図面における左右方向）に可動させる。本実施の形態においては、機構の詳細な説明は省略する。

上記構成からなる調理器について、以下その動作、作用を説明する。

被加熱物１は、電極５ａと電極５ｂに挟まれた状態で容器２に保持される。蓋３は、容器２の開口部を覆うように配設される。容器２は、電極５ａ、５ｂの電極の幅寸法を受け入れる長さの辺と、電極間距離の標準寸法として規定した電極間距離より大きい長さからなる辺とで構成される。この規定した電極間距離より大きい長さは、電極を可動させて電極間距離を最大にした距離の寸法よりも大きい寸法としている。

容器２の一辺を電極間距離より大きめにすることで支障なく容器２を可動（振動）させることができる。

電極５ａ、５ｂは、チタン、ステンレス、セラミック加工を施した金属などで構成され、それぞれは電気的に絶縁されている。

電流値検知手段７は、電源６と電極５ａおよび電極５ｂの間の電流値、つまり電源６の供給電圧値と電流値検知手段７の検出した電流値に基づけば、電極５ａと電極５ｂにはさまれた被加熱物１のインピーダンスを測定することになる。温度検知手段９は、サーミスタなどの温度センサから構成され、容器２を介して被加熱物１の温度を検出する。制御手段８は、電流値検知手段７、温度検知手段９の信号に基づき被加熱物１の状態を推定する。

電源６は、電極５ａ、５ｂに任意の周波数と任意の電圧により交流電力を供給する。周波数は商用電源周波数（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）から２０ｋＨｚ程度の周波数帯、電圧は０〜２００Ｖの範囲で選択できる。

電極５ａには、容器２の壁面との間に圧力検知手段１０ａ、電極支え部１１ａが配設される。電極５ｂには、電極支持手段１２の板壁面との間に圧力検知手段１０ｂ〜１０ｄ、電極支え部１１ｂが配設されている。圧力検知手段１０ａ、１０ｂ〜１０ｄは電極５ａ、５ｂにかかる被加熱物１からの反発力を電極５ａ、５ｂを介して検知する。

電極支え部１１ａ、１１ｂ〜１１ｄは接触率を高めるために電極５ａ、５ｂを被加熱物１に押し付ける。電極支え部１１ａ、１１ｂ〜１１ｄはバネ様の構成を有する。容器可動手段１４は容器２を電極５ａ、５ｂが対向する方向に対して略平行方向（本実施の形態では図面における左右方向）に駆動する。

制御手段８は、温度検知手段９の検知信号により被加熱物１の温度が所望する温度に到達するまで、電極間距離可変手段１３あるいは容器可動手段１４を動作させることにより、電極５ａ、５ｂと被加熱物１の接触率を上げる制御を行う。

次に、被加熱物が冷凍で解凍操作を行う場合における制御の一例を示す。解凍で制御を停止するか、加熱まで継続するかは、あらかじめ使用者が操作部等で入力することができる。使用者が被加熱物１を電極５ａ、５ｂの間に入れると、温度検知手段９が被加熱物１
の初期温度を検知し、制御手段８は被加熱物１が冷凍か、そうでないかを判別する。

被加熱物１が冷凍と判断した場合は、被加熱物１と電極５ａ、５ｂの接触率を上げるため、制御手段８は駆動モータ１３を動作して電極５ｂを移動させ、電極支え部１１ａ、１１ｂ〜１１ｄにより電極５ｂを被加熱物１に押し当てる。同時に、制御手段８は電流値検知手段７の検出値を電極５ａ、５ｂの接触条件ごとに比較し、その時点での最大電流値を検知した状態で電極５ａ、５ｂを所定時間保持する。所定時間が経過すると、制御手段８は再び電極５ｂを移動させ、電極支え部１１ａ、１１ｂ〜１１ｄにより電極５ａ、５ｂを被加熱物１に押し当てる。

温度検知手段９の検出温度が、０℃以上になるまでこの一連の動作を繰り返す。電極５ｂを移動させることで、それぞれの電極５ａ、５ｂと被加熱物１の距離を可変することができるものである。電極間距離可変手段１３と電極支え部１１ａ、１１ｂ〜１１ｄを設けることで、電極支え部１１ａ、１１ｂ〜１１ｄがない場合より接触率が上昇する。電極５ａ、５ｂと被加熱物１の接触率が高いほど、電流値が高く加熱効率が高い。

被加熱物が冷凍固形物の場合、一見平らに見える形状でも目視では判断できない凹凸があり、電極５ａ、５ｂとの接触率は必ずしも高くない。また、冷凍の被加熱物が昇温するにしたがって、溶解した部分と溶解していない部分が混在し被加熱物の凹凸状態が変化する。電極間距離可変手段１３あるいは容器可動手段１４を動作させて、電極５ａ、５ｂと被加熱物の接触率が高い通電条件を作ることによって被加熱物を効率よく加熱することができるものである。つまり、接触率が高くなるように電極５ａ、５ｂの面と被加熱物１の接触度合いを変化させることにより、ある時点での最大電流値を表す条件で加熱することができる。

温度検知手段９の検知信号により、被加熱物が第一の所望する温度（本実施の形態では０℃）に到達するまで、制御手段８は電極間距離可変手段あるいは容器可動手段１４を制御し被加熱物を解凍させたのち、電源６の通電を停止する。

次に、被加熱物が冷凍物で解凍後続けて加熱を行う場合における制御の一例を示す。
温度検知手段９の信号により被加熱物１が冷凍であると判断後、制御手段８は電流値検知手段７の電流値変化の計測を開始する。前述のとおり、電極５ｂを移動させることで電流値が変化する場合は、冷凍かつ固形状態であると判断し、制御手段８は解凍工程を継続する。解凍工程については、前述と同じであり記載は省略する。

制御手段８は、電極５ｂを移動させても電流値検出手段７の電流値が変化しなくなると、被加熱物１の解凍が始まったと判断する。

また、圧力検知手段１０ａ、１０ｂ〜１０ｄは、被加熱物１が電極５ａ、５ｂを押し返す力を検知する。圧力検知手段１０ａ、１０ｂ〜１０ｄの信号、つまり被加熱物１の反発力が初期より変化しない場合は、制御手段８は、被加熱物１は冷凍状態で固形の形状を保っていると判断し解凍工程を継続する。一方、信号が変化するつまり被加熱物１の反発力が低下した場合は、被加熱物１が解凍され形状が保てなくなり電極５ａ、５ｂにより変形していると推定し、制御手段８は被加熱物１が解凍が始まったと判断する。

被加熱物１の解凍が終了し加熱過程に移行すると、制御手段８は、温度検知手段９により被加熱物１の温度上昇の状態を検知しながら電源６と電極間距離可変手段を制御する。制御手段８は被加熱物が第二の所望する温度になるまで電源６をオンオフ制御して加熱を継続する。通電加熱において、被加熱物の発熱特性の大きな変曲点の一つは０℃であるため、被加熱物が０℃未満と０℃以上では通電条件（例えば、オンオフパターン、通電時間
、電力など）は凍結状態とは異なる条件を採用する。

このとき、被加熱物はある程度昇温されているので、一気に通電すると過加熱となるが、オンオフ制御にすることにより、被加熱物の過加熱を防ぐことができる。第二の所望する温度は、あらかじめ使用者が入力することができる。

次に、液体の被加熱物が冷凍状態であり、解凍から加熱を行う場合における制御の一例を示す。解凍までの工程は前述の通りであり、記載は省略する。

被加熱物１の温度が０℃未満の状態においても、電極５ｂを移動させても電流値検知手段７の電流値が変化しない場合は、制御手段８は被加熱物１の解凍が始まったと判断する。

液体の被加熱物１が凍結している場合、その被加熱物が解凍し始めると水分が流出し、電極５ａ、５ｂを動かさなくても被加熱物１の溶けた水分が電極５ａ、５ｂと被加熱物１の凹部の間に水膜を形成するため、接触率が上がり電流が流れやすくなる。このことにより、被加熱物１が溶け始めると電極５ｂを動かしても電流値検知手段７の数値が変化しなくなるため、解凍開始時点が判断できるものである。

被加熱物１と電極５ａ、５ｂの間の隙間が大きい場合や、冷凍、常温状態を問わず被加熱物１が液体の場合は、加熱効率をたかめるため、容器可動手段１４により容器２そのものを電極５ａ、５ｂが対向する方向に対して略平行方向（本実施の形態では左右方向）に駆動させる。

被加熱物１が液体の場合において電極間距離だけを変化させた場合、被加熱物１の一部は電極５ａと電極５ｂの間ではなく、電極５ａの容器２側の面と容器２、あるいは電極５ｂの容器２側の面と容器２の間に移動する可能性がある。この場合、電極５ａと電極５ｂの間に位置しない被加熱物１は通電加熱されなくなる。しかし、容器２を可動制御することにより、電極５ａ、電極５ｂの裏側に位置する被加熱物１の水分と電極５ａと電極５ｂの間に位置する被加熱物１が混ざり合い全体の温度は上昇するため、電極５ａと電極５ｂの裏側に位置する被加熱物１も加熱することができる。

被加熱物１が溶解し始め電流値検知手段７の信号が変化しない状態、つまり液体と固体の混合状態になった時点で、制御手段８は電極間距離を徐々に大きくし、被加熱物１が第三の所望する温度になるまで電源６を動作させて加熱を継続する。電極間距離を大きくすることで、電極５ａ、５ｂの裏側と容器２に挟まれた被加熱物１を最少にし、効率良く加熱することができるものである。温度検知手段９が被加熱物１が第三の所望する温度に到達したと検知すると、制御手段８は電源６の動作を停止し、加熱が終了する。これにより、被加熱物の過加熱を防ぎ、最良の条件で被加熱物の加熱を終了することができる。

被加熱物１が液体か否かの判断は、加熱前に使用者が操作部等から制御手段８に信号を送る方法を用いてもかまわないものとする。

なお、ジュール加熱では、温度や固有の導電率の差により被加熱物の発熱状態が異なる。また同じ被加熱物でも、加熱時点での温度により発熱状態は変化する。ジュール加熱において、タンパク変性などにより被加熱物１が凝固するまでの温度範囲内では、電極間距離を変化させない場合、加熱進行に伴い被加熱物１の温度が上昇すると導電率は大きくなり抵抗が小さくなる。つまり、被加熱物１に流れる電流は大きくなる。電極間距離を可変することで、体積が同じ条件においても被加熱物と電極との接触面積が変化するため電流値が変化するものである。電流値検出手段７の信号により、被加熱物１に流れる電流値が
増大した場合に電極との接触面積を変化させることで、電流値を略一定に制御が可能になる。

このように、加熱が進むことによる被加熱物の形状変化に伴い、電流の変化が少なくなると、電極間距離を可変したり容器を可動することで、電流値検知手段７の検知信号が略一定になるように電極間距離を制御することで、被加熱物１に流れる電流の時間的変化を略一定にし、被加熱物１の温度や固有の導電率の差がある場合においても、被加熱物１全体を効率よく通電加熱することができる。

なお、被加熱物１の解凍後の加熱においては、電源６の電極５ａ、５ｂへの通電方法は、断続通電でも連続通電でも構わないものとする。

また、本実施の形態では、圧力検知手段を複数個配設した構成を説明したが、圧力検知手段は各電極に対応して一個だけ配設してもよいし、可動する電極のみに配設する構成でも構わない。

以上のように、本発明に係る調理器は、被加熱物と電極の接触率を上げてジュール熱を有効に利用できるため、エネルギーを無駄にせず被加熱物を解凍および加熱できるので、各種調理器に有効である。

本発明の実施の形態１における調理器の概略図 図１の電極間距離を変化させた時の概略図

１ 被加熱物
２ 容器
５ａ、５ｂ 電極
６ 電源
７ 電流値検知手段
８ 制御手段
９ 温度検知手段
１０ａ、１０ｂ〜１０ｄ 圧力検知手段
１１ａ、１１ｂ〜１１ｄ 電極支え部
１２ 電極支持手段
１３ 駆動モータ（電極間距離可変手段）
１４ 容器可動手段

Claims (4)

1. 被加熱物を収容する容器と、
   前記被加熱物を昇温させる一対の電極と、
   前記電極に電力を供給する電源と、
   前記一対の電極間の電流値を測定する電流値検知手段と、
   前記一対の電極間距離を変化させる電極間距離可変手段と、
   前記電源を制御する制御手段を備えた調理器において、
   前記制御手段は前記電流値検知手段の検知信号が最大電流値となるように前記電極間距離可変手段により前記電極間距離を可変制御する調理器。
2. 電極間距離可変手段は、前記電極の移動を支持する電極支持手段を設けた請求項１に記載の調理器。
3. 調理器は、被加熱物の温度を検知する温度検知手段を設け、制御手段は、前記被加熱物が所望の温度に到達するまで電極間距離可変手段の動作を所定時間ごとに制御する請求項１に記載の調理器。
4. 制御手段は、被加熱物が規定した温度に到達した時点で電極間距離可変手段の動作を終了するとともに、電極間への通電をオンオフ制御し、前記被加熱物が所望の温度に到達すると加熱を終了する制御を行なう請求項１に記載の調理器。
   

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