JPH028217B2 - - 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
で人間が手で行なつていたため、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
は設定温度になる事がなく（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
度傾斜の変化度合を演算し、この値が予め定めら
れた値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により
加熱量を制御する構成とした。

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
場合や、調理物の量が異なつても正確に調理物が
沸騰したことを検出でき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△Ｘ
毎の温度変化△Ｔを測定してゆき屈曲点検知部９
は、傾斜の値△Ｔの変化度合が一定のレベル、つ
まり今回計測した傾斜値と前回計測した傾斜値の
割合がある値になつた点が屈曲点であると判断
し、そのときの温度Tdを内容物温度が100℃にな
つた時のセンサの温度であると判定する。ここで
は△Ｔの変化度合として、最新の傾斜値と△Tn
と１回前に計測した傾斜値△Ｔ（ｎ−１）の比△
Tn／△Ｔ（ｎ−１）を演算する構成とし、具体的
には次式の演算を行なう。

｛Tn−Ｔ（ｎ−１）｝／｛Ｔ（ｎ−１）−Ｔ（ｎ−
２）｝ Tnは最新のセンサの計測温度、Ｔ（ｎ−１）は
１回前のセンサの温度（時間△Ｘ前）、Ｔ（ｎ−
２）は２回前のセンサ温度である。この式は、こ
の形に限定されるものではなく、３回、４回前の
値を使用してもよいし、傾斜値の比でなく差を演
算する形であつても傾斜値の変化度合が求められ
る演算式であればよい。

この傾斜値△Ｔの変化度合を演算する目的は、
調理物の量による傾斜値△Ｔの違いにより、例え
ば調理物が少ないときには傾斜値△Ｔが大きく、
調理物が多いときには傾斜値△Ｔが小さくなるた
めに、傾斜値△Ｔ自体が一定の値以下になつた点
を屈曲点と判定する方式であれば調理量により屈
曲値を判定するレベルが異なり、調理物が少ない
と遅く、調理物が多いほど速く屈曲点と判定して
しまう事を防ぐためである。

また傾斜値△Ｔは、一定時間毎の温度上昇を計
測する方法以外に、一定温度上昇する時間長によ
り求める方法であつてもよい。

加熱制御部１０（ここでは加熱量を連続的に可
変制御する比例制御部として説明する）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Ｉ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Ｉ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の戻り、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図は第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図でステツプ101のIGはバーナ３の着火シ
ーケンスのサブルーチン、ステツプ103，117のS₁
はセンサ６の温度S₁を読み込むサブルーチン、ス
テツプ109の△Ｘはサンプリング時間を設定する
サブルーチン、ステツプ119の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。

ステツプ101で点火後ステツプ102で最大燃焼出
力としてステツプ103で読み込んだセンサの温度
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、ス
テツプ104の判断により図ののループを通りS₁
＞Tfとなるのを待つ。

ステツプ104でS₁＞Tfと判断した場合、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をステツプ
109で設定したサンプリング時間△Ｘ毎に記憶す
る。つまりステツプ103でセンサ６の温度S₁を計
測すると、ステツプ105で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（T_o-2←T_o-1）、ステツプ106で前回の
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（T_o-1←T_o）。さらにステツプ107
で今回計測した温度S₁を今回の値T_oに記憶する
（T_o←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。

は屈曲点検知部の演算部で、図のTpは次式
で求まる値である。

Tp＝（T_o−T_o-1）／（T_o-1−T_o-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。

ステツプ108でTp＜Ｐの条件が満たされなけれ
ば次のサンプリング時間△Ｘを計測してのルー
プで記憶し直す。

ステツプ108でTp＜Ｐと判断され屈曲点を検出
した後は、図ののループに移行し、比例制御に
なる。ここでは、ステツプ110で屈曲点を検出す
る前の温度差、つまり１回前の温度と２回前の温
度の差（T_o-1−T_o-2）に応じて比例制御弁の最
小絞り量Idをステツプ111〜113に示すように３段
階に切り替えステツプ114で決定した比例弁電流
に従い燃焼を行う構成としている（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（Id″）、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（Id′）、
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、ステツプ115で第４図で説明したよ
うに屈曲点検知を行う直前のセンサの温度T_o-1
を設定温度Tdとして記憶し、以後このTdとステ
ツプ117で読込んだセンサの検出温度S₁の差Td−
S₁をステツプ118で検出し、その差Td−S₁が零に
なるようにステツプ119のサブルーチン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。

なおステツプ116のX_END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。

以上のような実施例の効果としては、傾斜の検
知方法を一定の定められた時間毎のサンプリング
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傾斜検知が可能となり非
常に簡単にシステムを構成できる。また屈曲点の
センサの温度を設定温度として比例弁を比例制御
する比例制御部を構成することにより、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。

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) 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。

(3) また、屈曲点検知は傾斜値の比あるいは差な
どの傾斜度合の変化を演算し、この値が定めら
れた値以下になつた点を屈曲点であると判定す
る構成であるために、調理量が少なくて傾斜値
が大きい場合と、調理量が多くて傾斜が小さい
場合等のように傾斜値自体に差があつても屈曲
点を判定するレベルは変更することなく正確な
屈曲点の判定が可能となる。

【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（加熱制御部）、Td……
設定温度、Tf……測定開始温度、Ｐ……予め定
められた値、△Ｔ……傾斜値、△Ｘ……サンプリ
ング時間、……傾斜変化演算部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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の変化度合を
   演算する傾斜変化演算部の値が予め定められた値
   になる屈曲点を検出する屈曲点検知部を有し、前
   記屈曲点検知部の信号出力により前記加熱手段の
   加熱量を可変あるいは停止する加熱制御部を設け
   た構成とした調理用温度制御装置。