JPH0258532B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、コンロ等の加熱調理器により例えば
煮込み調理等の水分の多い調理を行なう場合に、
調理物の温度を一定に精度よく制御することを可
能とした調理用温度制御装置に関する。

従来の技術 従来、シチユー等の煮込み料理は初期強い火力
で加熱して内容物が煮立つたら弱火で長時間煮込
むという手段が必要である。これらの操作は今ま
で人間が行なつていたため、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。またこの場合はエネルギーの無駄な消費を行
なつていることになる。そこで内容物の温度を検
出して、内容物が煮立つた時に自動的に火力を絞
る自動制御装置が考えられている。しかし内容物
の温度を検出するために温度センサを調理鍋の中
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内容物温度を類推する方法
が開発された。

発明が解決しようとする問題点 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、厚みや内容物の量等に
より変化するという欠点があつた。

例えば、従来の制御手段として第５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構
成のものがあつた。尚第５図はガステーブルコン
ロの制御システム図で、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、この信号は比例制御部１０に入力され
比例制御弁２を駆動してバーナ３の燃焼量を制御
する。

以上の構成でセンサ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は徐々
に絞り始め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
度と調理物５の温度の相関をとることは困難であ
る。

特に煮込み料理では内部が沸騰する温度、つま
り煮立つて火を絞り込むタイミングは内容物の温
度が気圧が１気圧であれば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
は設定温度になることがなく（水は１気圧で100
℃以上にならないため）比例弁は働かず火力が絞
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立つてこないという
ように非常に精度の高い設定温度が要求される。
さらに前述の鍋や調理物の量によるばらつきを考
えると温度制御は不可能となる。

これに加えて、水の沸点が変化する場合には従
来の制御方法では沸騰点を検出することが不可能
となる。例えば圧力鍋を使用した調理では内部の
圧力が上昇し沸騰温度は120〜130℃となり、100
℃では沸騰することはない。また気圧の低い高地
では100℃以下で沸騰してしまい、100℃まで温度
が上昇することがなくふきこぼれや焦げつきの原
因となる。これは調理物内に直接温度センサを挿
入する構成であつても同様の問題点を有する。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明は、加熱手
段により加熱される調理物の温度を検出する手段
と、この信号に応じて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設け、温
度制御部には、調理物の温度上昇の傾斜を検出す
る傾斜検知部と、調理物が沸騰することにより温
度傾斜が予め定められた値以下となる屈曲点を検
出する屈曲点検知部を設け、この屈曲点検知部か
らの沸騰検出信号が発生した時の温度検出手段の
出力を設定温度として記憶する記憶部と、以後こ
の値と温度検出手段の出力との温度差に応じて調
理物の加熱量を制御するように加熱制御手段に信
号を出力する比例制御部を有する構成とした。

作 用 以上の構成により、煮込み調理や湯沸かしなど
の水分が多くて調理物を煮立たせて（沸騰させ
て）調理する場合に、気圧の変化や、センサのば
らつき、あるいは調理物の温度を直接検知しない
場合においても、正確に調理物が沸騰したことを
検出し、この時のセンサ温度を記憶し、以後この
温度を維持するように加熱量を制御するという作
用を有する。

実施例 以下図面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。

本発明は１気圧で水が沸騰したときは100℃と
なり、それ以上温度が上昇しなくなることに着眼
し、温度上昇の傾斜を検出する構成としている。

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。図は湯を沸かしたときの特性
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
なり再度上昇を始める。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
一気圧では水温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、種類により大きくばらつく。また圧力鍋等を
使用して圧力が変化すると温度Tc自体が100℃で
なくなつてしまう。しかし温度上昇の傾斜が変化
する屈曲点Ｃは常に水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。つまり（Tn−Tn−
１）／（Tn−１−Tn−２）が一定値以下となつ
た点をTdとする。（この式は傾斜比を求めるもの
であればどのような形でもよい） 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
て屈曲点検知部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４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
る前で比例弁電流は最大でありバーナ３の燃焼
量も最大燃焼とする。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を最小値にし、燃焼
量を最少燃焼量に絞り込む。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をｅ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。比例制御弁２は
オンオフ弁あるいは多段弁であつても良い。この
とき比例制御部１０はオンオフ制御、あるいは多
段制御動作を行なう構成にする。

また第２図で説明したように温度Td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場合
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６図に第１図〜第４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。

第６図でIGはバーナ３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の絞り量を決定し電流Ｉを出力する
サブルーチンを示す。

点火後センサの温度S1が第２図で説明した温
度の不安定なTb部よりも高い温度に設定した温
度Tfになるまでは、図ののループを通りS1＞
Tfとなるのを待つ。

S1＞Tfとなつた場合の部分傾斜検知を開始
する。ここでは、第３図で説明した様に測定した
センサ６の温度S1をサンプリング時間ΔX毎に記
憶する。つまりセンサ６の温度S1を計測すると、
いままで記憶していた２回前のサンプリング温度
の記憶を消して１回前のサンプリング時の温度を
２回前の温度として記憶し直し（Tn−２←Tn−
１）、前回のサンプリング時に測定した値を１回
前の温度として記憶し直す。（Tn−１←Tn） さらに今回計測した温度S1を今回の値Tnに記
憶する。（Tn←S1）このようにして、サンプリン
グ時間毎に各記憶の値が入れ替わる構成にしてい
る。

は屈曲点検出部の演算部で、図のTpは次式
で求まる値である。

Tp＝（Tn−Tn−１）／（Tn−１−Tn−２）
つまりTpは、今回の計測値と１回前の計測値の
差と、１回前の計測値と２回前の計測値の差との
比を求めていることになる。屈曲点の検出は、こ
のTpの値が予め定められた値Ｐよりも小さくな
つたとき、つまり各サンプリング温度の上昇が少
なくなつた点で屈曲点と判定する。

Tp＜Ｐの条件が満たされなければ次のサンプ
リング時間ΔTを計測してのループで記憶し直
す。

Tp＜Ｐとなり屈曲点を検出後は、図ののル
ープに移行し、比例制御になる。ここでは、屈曲
点を検出する前の温度差、つまり１回前の温度と
２回前の温度の差（Tn−１−Tn−２）に応じて
比例制御弁の最小絞り量Idを３段階に切り替える
構成としている。（第４図Ｗ参照）これは、傾斜
が大きければ、調理量が少ないために最小燃焼量
も少なくして（ld″）、調理物の焦げ付きを少なく
し、傾斜が小さければ調理量が多いと判断して、
最小燃焼量を多くし（ld′）、さめるのを防ぐ目的
のためである。さらに比例制御部では、第４図
で設明したように屈曲点検知を行う直前のセンサ
の温度Tn−１を設定温度Tdとして温度記憶部
で記憶し、以後このTdとセンサの検出温度S1の
差Td−S1が零になるようにサブルーチンS2によ
り比例弁２の絞り量を決定し、比例制御弁を駆動
する。つまり温度差Td−S1が大きければ、調理
物がさめてきているためにバーナの燃焼量を増加
させ、Td−S1が零あるいは負の値となつたとき
には、調理物が充分沸騰しているとして、最少絞
り量Idとするように動作する。

XENDは予め設定した調理時間Ｘが終了した
場合にバーナの燃焼を停止するプログラムを示
す。

本発明の実施例はガスコンロにより説明したが
電気コンロ等他の加熱器においても同様の効果が
得られる。さらに湯沸しポツトや炊飯器等の調理
器にも幅広く応用可能である。

発明の効果 以上説明してきたように本発明の調理用温度制
御装置は次のような効果を有する。

(1) 煮込み調理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一
定でない時、つまりセンサのばらつきや実施例
のように鍋底の温度を検出して鍋の厚みや材質
が変わつた時でも正確に沸騰点の検出が可能と
なり、設定温度が低くて沸騰前に検知したり、
設定温度が高くて沸騰していてもいつまでも検
知できず吹きこぼしたり焦げ付かす心配はな
く、使い勝手が非常に良く調理失敗がない。

(2) 屈曲点のセンサ温度を設定温度として記憶
し、比例制御部により、この温度と現在のセン
サ温度とを比較して加熱制御部に制御信号を出
力する構成であるため、一度沸騰したらその温
度を保ちながら自動的に弱火に切替わり煮込み
を行なうことができ、さらに材料等を追加して
温度低下があつた場合は自動的に燃焼量を増加
し短時間に元の温度に回復する。このため焦げ
つきや吹きこぼれ等の失敗がなく安心して煮込
み調理が行なえる上に無駄な加熱を防ぎ省エネ
ルギとなる。

(3) 同様に、圧力鍋等を使用して調理物の圧力が
変化し、沸騰温度が100℃以外になつても正確
に沸騰点を検出可能となり、幅広い調理に応用
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す調理用温度制
御装置の制御システム図、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図は屈曲点検知後の比例制御部の動作を
説明する特性図、第５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６
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（加熱手段）、４……鍋（容器）、５……調理
物、６……センサ（温度検出手段）、７……温度
制御部、８……傾斜検知部、９……屈曲点検知
部、１０……比例制御部、Td……設定温度、Tf
……測定開始温度、Ｐ……予め定められた値、
ΔT……サンプリング時間、……演算部、…
…温度記憶部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水分を含む調理物を加熱する手段と、前記調理
   物の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検
   出手段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、前記温度検出手
   段による調理物の温度上昇の時間に対する傾斜を
   検出する傾斜検知部と、前記温度検出手段で検出
   した調理物の温度の上昇が緩やかになり前記傾斜
   検知部で検出した温度の時間傾斜が予め定められ
   た値以下になる屈曲点を検出して信号を出力する
   屈曲点検知部と、前記屈曲点検知部の出力信号発
   生時の前記温度検出手段の出力を設定温度として
   記憶する温度記憶部と以後これと温度検出手段か
   らの信号との温度差に応じて調理物の加熱量を制
   御するように前記加熱制御手段に信号を出力する
   比例制御部を有する構成とした調理用温度制御装
   置。