JPH022054B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、コンロ等の加熱調理器により他えば
煮込み調理や湯沸かし等の水分の多い調理を行な
う場合に、調理物の温度が沸騰点（100℃）にな
つたことを精度よく検出可能とした調理用温度制
御装置に関するものである。

従来、シチユー等の煮込み料理は初期強火で内
容物を沸騰させ、その点で弱火にして長時間煮込
むという手順が必要である。この操作は今まで人
間が手で行なつていたために煮立つているのに火
力を絞り忘れて焦げつかしたりする失敗が多かつ
た。あるいは湯を沸かす場合でも沸騰を知らずに
加熱を続けて沸きこぼすこともよくある。これ等
は調理物が使いものにならなくなる上にエネルギ
ーの無駄の消費となる。さらに沸きこぼれた場合
は火傷等の危険性の上に、例えばガスコンロの場
合は失火によるガス漏れ事故の原因となり非常に
危険である。

そこで内容物の温度を検出して、内容物が沸騰
したときに報知や消火、あるいは自動的に火力を
絞る自動制御装置が考えられている。しかし内容
の温度を検出するために温度センサを調理鍋等の
中に投入するのは使い勝手が悪くまた不潔感があ
る。このため温度センサを調理鍋の底に接触させ
て鍋底温度を検出してこれにより内容物温度を類
推する方法が考案された。しかしこの方法では鍋
底温度と内容物の温度が一定でなく鍋の材質、形
状、厚みや内容物の容量により変化するため、内
容物の温度が100℃になつた点を検出することは
非常に困難であつた。

本発明は、鍋底の温度を検出して調理温度制御
装置において、特に煮込みや湯沸し等の水分が多
く内部温度を100℃に制御する場合に鍋の材質や
内容物の量に無関係に確実に検出できる調理温度
制御装置を提供することを目的とする。

上記目的の達成のために、本発明調理温度制御
装置は内容物が沸騰するまでの温度上昇の傾斜を
検知し、その値に応じて沸騰点を検知する構成と
したものである。

以下図に従つて本発明について説明する。

第１図は本発明を応用した制御システムの例を
示す図である。この例ではガステーブルコンロに
応用した例で示す。

１はガス入口でガスは比例制御弁２を通つてバ
ーナ３で燃焼する。バーナ３は鍋４の底部を加熱
し内容調理物５に熱を加えている。６は鍋４の底
面温度を検出する温度センサであり、この信号は
温度制御部７に伝達される。温度制御部７は内部
に傾斜検知部８、屈曲点検知部９、比例制御部１
０により構成され比例制御弁２を駆動してバーナ
３の燃焼量を制御する。

ここで従来の制御方法であれば第６図のように
センサ６の信号を直接比例制御部１０に導入し、
これにより比例制御弁２の駆動信号を出力する。
つまりセンサ６の信号が比例制御部１０の設定温
度より低い場合は比例弁２が全開となりバーナ３
が最大燃焼となる。センサ６の温度が上昇して設
定温度に近ずくにつれて比例弁２は除々に絞り始
られ燃焼量も絞られる。センサ６の温度が設定温
度になつたときは比例弁２は最少に絞られバーナ
３は安全燃焼可能な最少燃焼量となる。

この場合、センサ６の温度と調理物５の温度の
相関が一定であれば問題ない。しかし調理物によ
つて鍋や調理量が種々変化するためセンサ６の温
度とと調理物５の温度の相間をとることは困難で
ある。

特に煮込み料理では煮立つて火を絞り込むタイ
ミングは内容物の温度が100℃になつたときであ
るため、内容物が100℃以上となるような設定温
度にしたとき、いつまでたつても内容物の温度は
設定温度になる事がなく（水は100℃以上になら
ないため）比例弁２は働かず火力が絞られること
はない。反対に低いと温度が100℃になる前に火
力を絞つてしまい以後は弱火で加熱することにな
るためなかなか煮たつてこないというように非常
に精度の高い設定温度が要求される。これに加え
て前述の鍋や調理物の量によるバラツキを考える
と温度制御は不可能となる。

そこで本発明では水が100℃以上の温度になら
ないので内容物が100℃になり、それ以上上昇し
なくなれば鍋底の温度上昇も少なくなることに着
眼し、鍋底温度の傾斜を検知する構成とした。

そのために第１図に示すように、温度センサ６
の温度上昇の傾きを傾斜検知部８で検出し、この
傾斜値ΔTが定められた屈曲値Tu以下になる屈曲
点を屈曲点検知部９で検出し、この時に調理物が
沸騰したと判定して、以後比例制御部１０により
比例制御弁２を駆動して温度制御を行う。

第２図は温度上昇特性を示し横軸Ｘは時間、縦
軸、Ｔは温度を示す。図は湯を沸かした時の特性
例でＡは内容物の温度つまり水温、Ｂは鍋底の温
度つまりセンサ６による検知温度を示す。温度
Taは室温で加熱によりカーブＡ，Ｂ共に上昇し
てゆき、温度Tbで上昇カーブが一度ゆるやかに
なり再度上昇を初める。これは温度Tbの点で容
器の周囲に露結した水分が蒸発するためであり、
この温度は容器（鍋）の材質や大きさにより異な
るが約40〜70℃である。

さらに温度上昇してゆき温度Tcが100℃であり
水温Ａは沸騰して100℃以上は上昇しなくなる。
このときのセンサの温度ＢはTdであり、Tdも水
温Ａが100℃になつた点から上昇特性が非常に少
なくなるか、あるいはなくなる。このTc（100℃）
とTdの温度差が鍋の材質や調理物の量、種類に
より大きくバラツく。しかし温度上昇の傾斜が変
化する屈曲点Ｃは常に水温Ａが沸騰した点である
ことに変化はない。

第３図は傾斜検知あるいは屈曲点検知の一例を
示す図である。この方法はサンプリング時間ΔX
毎の温度変化ΔTを測定してゆき屈曲点検知部９
はΔTが一定値以下になつた点が屈曲点であると
判断してそのときの温度Tdが内容物温度が100℃
になる温度とする方法である。屈曲点検知部はこ
の他にも温度上昇の比が一定値以下になることを
検出する方法も考えられる。

ここで第４図に示すように調理物の量に応じて
沸騰時の屈曲特性が大きく異なる。例えば調理量
が少ないときはＭ特性のように温度上昇の傾斜が
急で沸騰点ではほとんど傾斜が零となる。しかし
調理量が多い場合はＮ特性のように傾斜が非常に
緩く沸騰点でも除々に傾斜が小さくなつてゆく。
以上から単に傾斜が一定値以下で判別するのは難
しい。そこで第２図のTb点を越えた点Tfで一定
時間間隔△XAの温度上昇TWを測定し、その値
に応じて屈曲点検知部で△Ｔと比較する一定値
Tuを修正する構成している。ここでは一定値は
Twを関数とする計算式で求めている。

Tu＝ｋ・Tw＋Ｌ ところが第４図のように傾斜が大きく変化する
と第３図の△Ｔの変化幅は非常に大きく特に傾斜
が緩い場合は短時間のサンプリング時間△Ｘでの
傾斜△Ｔは非常に小さな値となり正確な傾斜検知
ができにくい。反対に傾斜が急な場合にサンプリ
ング時間△Ｘが長いと沸騰検知が遅れて吹き出す
危険性がある。そこで本発明では初期傾斜Twの
値に応じてサンプリング時間を切替ている。この
実施例ではTwの値が一定値Tvよりも大きい
Tw′の場合は調理量が少なく温度上昇が急である
ためサンプリング時間は短時間の△X′とし、屈
曲点検知は △Ｔ（サンプリング時間△X′の温度上昇） ≦K′・TW′＋L′ 反対にTwがTvよりも小さいTw″の場合は調
理量が多く温度上昇が緩いためサンプリング時間
は長い時間の△X″として屈曲点検知は △Ｔ（サンプリング時間△X″の温度上昇） ≦K″・TW″＋L″ としている。ここではTwがTvよりも大きいか
小さいかで２点に分岐しているがこれが３点ある
いはそれ以上でもよく、この分岐が多い程精度は
高くなる。

そこで第１図に示すように、予め定められたセ
ンサ温度Tf以上になつたときの温度上昇の傾斜
を初期傾斜検知部で計測し、この初期傾斜が予
め記憶された傾斜値Tvと比較部Ｖにより比較し、
この結果に応じて演算部で屈曲点検知部９で屈
曲点を判定する屈曲値Tuを演算して求める構成
としている。ここで比較部で比較する値Tvは、
複数個あつてそれぞれの値と比較し、その結果で
演算方法を可変してもよい。

さらに第１図では、初期傾斜検知部の結果で
それ以後傾斜検知部８により温度上昇の傾斜を検
知するためのサンプリング時間ΔXをサンプリン
グ時間決定部により可変する構成としている。

比例制御部１０は屈曲点検知部９の信号によ
り、種々の制御へ移行が可能である。その一例と
して曲屈点検知部９の信号により比例弁２を閉じ
て燃焼を停止する方法が考えられる。これは湯を
沸かす場合に最適である。もう一つの例として屈
曲点検知部９の信号により燃焼量を絞り小カロリ
ーでさらに加熱する方法がある。一般に煮込み料
理は後者の方法で行なうものであり弱火で長時間
煮込む場合が多い。

第５図はこの制御特性を示し横軸Ｘは時間、特
性Ｖの縦軸Ｔは温度で破線Ａは第２図と同様内容
物の温度、実線Ｂは鍋底のセンサの温度特性を示
す。特性Ｗの縦軸Ｉは比例弁の制御電流を示しこ
れはバーナ３の燃焼量に比例する。時間Xdまで
は第３図に示す屈曲点検知部９の信号が出力され
る前で比例弁電流Ｉは最大でありバーナ３の燃焼
量も最大燃焼となる。時間Xdで内部温度がTc
（100℃）となり沸騰を始めると屈曲点検知部９が
これを検出して比例弁電流Ｉを最小値にし、燃焼
量を最小燃焼量に絞り込む。このとき比例制御部
１０は温度Tdが設定温度として設定され、この
設定温度とセンサの温度の差に応じて比例弁電流
つまり燃焼量を比例制御する。今、時間Xeで調
理物を追加した場合内部温度Ａは低下する。これ
に伴ないセンサの温度Ｂも低下して内部温度Ａの
低下を検出する。比例制御部１０はこの温度Te
と設定温度Tdの差に応じて比例弁電流ＩをIeに
増加させる。これにより燃焼量も増加して温度Ａ
は元の温度Tcに戻り、燃焼量も最少燃焼量に戻
る。上記Ieの大きさはTd−Teの大きさに応じて
変化しTd−Teが大きい場合はIeは大きくTd−te
が小さいとIeは小さくなる。

また第２図で説明したように温度Tbによる屈
曲を屈曲点検知部９が検知しないように屈曲点検
知部９は測定開始温度Tf以上から動作する構成
とすることにより屈曲点検出ミスがなくなる。

以上の様な複雑な制御システムを作成する最近
マイクロコンピユータ（以後マイコンと呼ぶ）が
よく使用される。第７図〜第５図で説明した内容
の制御システムをマイコンを使用して作成した場
合の簡単なフロー図で示す。

図でIGは、バーナ３を着火するための着火シ
ーケンスのサブルーチン、S1はセンサ６の温度
S1を読み込むサブルーチン、S2は設定温度Tdと
センサ温度S1の温度差（Td−S1）の大きさに応
じて比例弁２の絞り量を決定し、制御電流Ｉを出
力するサブルーチンを示し、I_MAXOUT部は点火
初期に最大燃焼させるために比例弁２を最大に駆
動する信号を出力し、またＦは初期傾斜を検知し
たことを判定するための２進のフラグで、燃焼開
始初期にはＦ＝０である。点火後、センサ温度
S1が第２図の傾斜検知を開始する温度Tfよりも
低い間は、図のＩのループを繰り返し、S1＞Tf
となるのを待つ。

S1＞Tfとなつた場合、初期傾斜検知部のル
ーチンで第図で説明した初期傾斜Twを検出す
る。初期傾斜検知部でS_1Aは、初期の傾斜を計
測するために開始温度Tfを越えてからサンプリ
ング時間ΔX_Aの間隔で温度センサの温度S1が２
回計測されたかどうか判定するためのメモリー
で、Tfを越えた直後はS_1A＝０であるので温度セ
ンサの値S1をS_1Aに記憶する。次のΔX_A経過後
は、S_1A≠０であるために初期傾斜TwをS_1Aと今
回計測したセンサ温度S1から演算する。

この後判定部Ｖで、初期傾斜Twと予め記憶さ
れた判定値Tvを比較し、これにより屈曲点を判
定するための条件を変える。この条件は、初期傾
斜Twに応じて屈曲点を判定するための比較値を
演算するための演算定数Ｋ、Ｌおよび必要に応じ
てサンプリング時間決定部で傾斜検知するため
のサンプリング時間ΔXを選択する。ここでは判
定部Ｖで２つに分岐する構成であるがこれに限ら
ず、分岐の数を増加するほど高精度で屈曲点を検
出できる。ここで判定フラグＦ＝１とする。

次にこれらのルーチンで決定した定数により屈
曲点を判定するための屈曲値Tuを演算部で演
算して求める。

その後、サンプリング時間ΔX間の温度上昇
ΔTを演算するサブルーチンを通り、このΔTと
比較値Tuと比較する傾斜比較部に移行する。
ここでΔT＜Tuが成立するまではサンプリング時
間ΔX毎に繰り返し比較する。このときにはフラ
グＦ＝１になつているために初期傾斜検知部や屈
曲値演算部は再度通ることはない。

傾斜比較部でΔT＜Tuが成立すればその点が
屈曲点と判定し、その時のセンサ温度S1を設定
温度Tdとして記憶し、比較制御ループに動作
が移る。

比例制御ループでは、設定温度Tdとこれ以
後計測したセンサ温度S1の値に応じてサブルー
チンS2で加熱量を制御し、センサ温度S1が設定
温度Tdを維持するように加熱量を制御する。こ
のため調理物が沸騰すればその沸騰を継続するよ
うに制御される。これ以外に沸騰すれば加熱を停
止したり、火力を強制的に絞るような構成も可能
で、調理の種類に応じて変えてもよい。

X_ENDは予め設定した調理時間Ｘが終了した場
合に加熱動作を停止するための判定部である。

以上説明してきたように本発明の調理用温度制
御装置は、煮込み調理等で調理物の温度上昇の傾
斜を測定し、その屈曲点を検出することにより調
理物の温度が沸騰点に達したことを検出する構成
であるため調理物の温度とセンサの温度の関係が
変化しても精度よく沸騰点の検出が可能となる。

また傾斜の検知方法を予め定められた時間毎に
サンプリングによるセンサ温度の差を求める構成
とすることにより、マイコン等による制御が容易
となりプログラムの処理のみで正確な沸騰点検知
が可能となり非常に簡単にシステムを構成でき
る。

さらに初期傾斜Twの値に応じて屈曲点比較値
を演算する構成とし、演算定数を複数段に分岐す
ると共に屈曲点比較値のサンプリング時間も切替
ることにより高精度化・高範囲化をはかつている
ため少量（200c.c.程度）から多量（６程度）ま
での範囲を精度よく検出可能である。

また初期傾斜Twはセンサの温度が予め定めら
れた値（約70〜80℃）以上になつた点で計測する
構成であるため加燃初期に鍋底が結露することに
よる温度フラツキ部を無視するので確実な沸騰の
検出ができる。

このように鍋の材質や形状、調理物の量に無関
係に沸騰点検知を可能とし、沸きこぼれによる失
火の危険性は全くなく安全で、また無駄な沸かし
過ぎによるエネルギーを節減する。

最後に実施例で説明しているように特に温度セ
ンサを、調理物を入れた鍋底の温度で検出する構
成の調理器に応用することにより大きな効果を有
し、鍋の材質や肉厚、調理物の量等による誤差が
なくなり最適の煮込み調理が可能となる。

以上のように数々の効果を有する工業価値大な
るものであると考える。

尚本実施例ではガステープルコンロの比例制御
式を例にして説明したが、電気コンロ以外にオー
ブン等にも応用可能である。さらに比例制御でな
くハイ、ロー制御、オンオフ制御等であつてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の調理用温度制御装置の一実施
例を示す制御システム図、第２図は第１図のセン
サ部と内部温度の立上り状態を示す特性図、第３
図は傾斜検知並に屈曲点検知状態を説明する特性
図、第４図は調理物の量によるセンサ温度の立上
り状態の差を示す特性図、第５図は屈曲点検知後
の比例制御部の動作を説明する特性図、第６図は
従来例で鍋底温度検知による比例制御システムの
制御システム図、第７図は本発明の温度制御部
（第１図７部）をマイクロコンピユータで構成し
た場合の一例を示す概略のフロー図である。 ２……比例制御弁（加熱制御手段）、３……バ
ーナ（加熱する手段）、５……調理物、６……温
度センサ、７……温度制御部、８……傾斜検知
部、……初期傾斜検知部、９，……屈曲点検
知部、……サンプリング時間決定部、Ｖ……比
較部、……演算部、……傾斜比較部、Tf…
…測定開始温度、Tu……屈曲値、Tw……初期
傾斜検知部の傾斜出力、ΔT……傾斜値、ΔX…
…サンプリング時間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 調理物を加熱する手段と、調理物の温度を検
   出する温度センサと、前記温度センサの信号に応
   じて前記加熱手段の加熱量を制御する加熱制御手
   段に制御信号を出力する温度制御部を有し、前記
   温度制御部は、前記温度センサによる調理物の温
   度上昇傾斜を検出する傾斜検知部と、前記傾斜検
   知部により検出した温度上昇傾斜があらかじめ定
   められた屈曲値以下になる屈曲点を検出する屈曲
   点検知部を有すると共に、前記調理物を加熱する
   手段が加熱開始後、前記温度センサがあらかじめ
   定められた測定開始温度を検出直後に傾斜検知部
   で温度傾斜を計測して記憶する初期傾斜検知部
   と、前記初期傾斜検知部の傾斜出力と予め定めら
   れた複数個の傾斜値を比較する比較部と、この比
   較部の出力に応じて予め記憶された演算式により
   前記初期傾斜検知部の出力を関数として前記屈曲
   値を演算する演算部を有する構成とし、屈曲点検
   知部の信号により前記加熱手段の加熱量を可変あ
   るいは停止する信号を温度制御手段から加熱制御
   手段に出力する構成の調理用温度制御装置。 ２ 温度制御部は、比較部の出力に応じて屈曲点
   を判定するための傾斜検知部の傾斜を計測するサ
   ンプリング時間を予め記憶された値の中から選択
   するサンプリング時間決定部を有する構成とした
   特許請求の範囲第１項記載の調理用温度制御装
   置。