JPH05502128A - 調理器具の制御デバイスおよび制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 調理器具の制御デバイスおよび制御方法本発明は主として、調理器具の温度およ び／または供給電力を制御するデバイスおよび方法に関するものである。

電気式調理器具に制御デバイスを有する温度ｉｌＪｌ装定を組合わる事は公知で ある。

これらの調理器具は、初期加熱後に加熱容器の温度を実質的に一定に保持する事 を目標とする。しかし、センサまたは容器の温度が制御されるのであって、その 内容物の温度は制御されない。実際上、センサ温度から内容物の温度を誘導する ためには、温度の展開を知る必要がある。現在、センサ温度と調理容器の内容物 の温度との相互関係は１つの調理操作と他の調理操作との間において変動し、ま た場合によっては１つの調理操作中にも変動する。またこの温度相互関係は、例 えば１リツトルの油を収容するフライパン、３リツトルの油を収容する浅い鋳鉄 ソースパンまたは鋳鉄グリルパンについても相違する。また例えば調理中に８０ ０グラムのチップを添加すれば、容器の内容物の温度を変動させ、センサ温度は 一定の遅れ後に緩くしか変動されない。

本発明によるデバイスは、 −調理面の損傷を防止し、 一曲が引火して火災を生じる危険を防止し、−また容器の損傷を防止するため、 容器の温度を制限する事を目標とする。

さらに本発明は、油調理の場合、例えば油膜の４００℃の最高温度を超過する事 なく容器内容物を所望の油温度、例えば１８０℃にできるだけ急速にもたらす事 を目標とする。

本発明のデバイスにおいては、サーボコントロールは平面（温度二時間に対する 温度変動）のサーボコントロール曲線の誘導によって実施される。サーボコント ロール曲線は平面を２つの別々の区域に分割する。サーボコントロール曲線に到 達するまで、加熱は全出力で実施される。サーボコントロール曲線と交差するや いなや、加熱電力が低減されまたは停止される。温度センサが相ダイヤグラムに おいてサーボコントロール曲線の反対側からの通過を検出した時、再び加熱が全 出力で実施され、または電力が増大される。

本発明の目的は、時間ｔにおける温度θの変動を評価する手段を有するモニタデ バイス、加熱素子、および温度センサに関するものである。

本発明の目的は、時間ｔにおける温度θの変動を評価する手段を有するモニタデ バイス、加熱素子、および温度センサを含む加熱器具に関するものである。

本発明の目的は、モニタデバイスがサーボコントロール曲線を生じ、この曲線上 の点は横座標として温度θを有し縦座標として時間に対する温度の導関数ｄθ／ ｄｔを有し、またｄθ／ｄｔの値が到達温度の横座標において前記曲線の縦座標 値を超えるたびに前記加熱素子に対する給電を停止しまたは低下させる事のでき る手段を含む事を特徴とする加熱器具にある。

また本発明の目的は、モニタデバイスは曲線を生じ、この曲線上の点は横座標と して温度θを有し縦座標として時間ｔに対する温度θの導関数ｄθ／ｄｔを有し 、この曲線の交差は、加熱素子および前記曲線の交差に際して加熱素子の給電を 遮断する手段の上に空の調理容器の存在する事または調理用容器の存在しない事 を示すことを特徴とする加熱器具にある。

また本発明の目的は、前記加熱器具が調理面である事を特徴とする加熱器具にあ る。

また本発明の目的は、前記加熱器具がクツカーである事を特徴とする加熱器具に ある。

また本発明の目的は、ガラス−セラミックスプレートを含む事を特徴とする加熱 器具にある。

また本発明の目的は、加熱素子がインダクターである事を特徴とする加熱器具に ある。

また本発明の目的は、容器を所定温度θまで加熱する方法において、 −電気加熱素子をもって前記容器を加熱する段階と、−到達温度θを測定する段 階と、 一時間ｔに対する温度の導関数ｄθ／ｄｔを計算する段階と、 一到達温度θに対して導関数値ｄθ／ｄｔが所定値を超えるたびに供給電力を遮 断しまたは低下させる事を特徴とする方法にある。

また本発明の目的は、 一到達温度θに対して前記ｄθ／ｄｔ値を内容物を有する容器のｄθ／ｄｔ極大 値と比較する事により加熱素子上の加熱される容器の不存在または空の容器の存 在を検出する段階と、 一内容物を有する容器の存在が検出されなければ加熱素子の給電を遮断する段階 とを含むことを特徴とする方法にある。

以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明する。付図において、 第１図は本発明によるデバイスの第１実施例によるダイヤグラム、 第２図は本発明によるデバイスの第２実施例によるダイヤグラム、 第３図はガラス−セラミックスプレート上に配置され油を充填されたソースパン の温度の空間的変動を示すダイヤグラム、 第４図は本発明の詳細な説明するダイヤグラム、第５図は最大出力使用時のシス テムの展開を示すダイヤグラム、 第６図は加熱の不存在におけるシステムの展開を示すダイヤグラム、 第７図は所望温度θ０に達するまでの温度の展開を示すダイヤグラム、 第８図は熱慣性の影響を示すダイヤグラム、第９図は調理デバイス上の空のソー スパンの存在またはソースパンの不存在の検出原理を示すダイヤグラム、第１０ 図は本発明によるデバイスの中に使用されるプログラムのフローチャート、 第１１図は２温度展開曲線と１電力展開曲線を含むグラフ、 第１２図は大径のインダクターを有する調理面のサーボコントロールの場合のサ ーボコントロール曲線と状態曲線とを示すグラフ、また 第１３図は本発明によるデバイス中の温度の展開を示すサーボコントロール曲線 と状態曲線とを含むグラフである。

第１図乃至第１３図においては、同一要素を示すために同一数字を使用した。

第１図には、本発明による加熱器具の実施態様を示す。

本発明による調理器具はモニタデバイス２０に接続された制御デバイス２３を含 む。モニタデバイス２ｏは熱源４に接続されている。熱源４は容器１１とその内 容物の温度を上昇させる。温度センサ１がモニタデバイス２゜に接続されている 。望ましくは、モニタデバイス２ｏはディスプレー２１に接続されている。また 望ましくは制御デバイス２３かディスプレー２２に接続されている。

加熱デバイス４は例えばシーケンシャル型のガスバーナである。

望ましくは、加熱デバイス４は電気ヒータとする。

望ましくは、ヒータ４は容器１１の中に電流を誘導するインダクターとする。

望ましくは、ヒータ４また／あるいは温度センサ１と、容器２２との間にガラス −セラミックスのプレートを配置する。

本発明の実施例においては、調理面が図示されているが、本発明の主旨の範囲内 において、クツカーまたはオーブン型の調理ケーシングを使用する事もできる。

制御デバイス２３は加熱速度、温度または調理プログラムを選定する事ができる 。ディスプレー２２は温度または選ばれたプログラムを表示する。表示は数値で 、アルファベット−数値式で、または符号で成される。モニタデバイス２０は、 選ばれたプログラムを実施するために、または所望温度に到達するために、加熱 デバイス４を制御する。従って、モニタデバイス２ｏは、制御デバイス２３から 転送された基準情報と、センサ１によって測定された温度データを利用する。デ ィスプレーデバイス２１は、期日、残り調理時間、実際温度またはサービスメツ セージを表示する。

第２図において、本発明によるデバイスの特に望ましい実施態様が図示されてい る。第２図のデバイスは、発電機１２によって給電されるインダクター４を含む 。発電機１２は、制御デバイス２３の命令および温度センサ１からの温度情報に 対応してマイクロプロセッサ１３によってモニタされる。マイクロプロセッサ１ ３は、容器１１または調理面を破損する事なくできるだけ急速に所望温度に到達 するためのプログラムを使用する。

例えば日立製作所によって市販されているマイクロプロセッサ６３７０５を使用 する事ができる。

第３図において、油Ｈを充填されたソースパン１１の各点において到達する温度 を示す。油の表面温度は空気温度θａと相違する。油中において、油温度θ１は 急速に上昇してソースパンの底部まで比較的安定し、次にソースパンの底部内側 面８においてさらに急速に上昇する。

ソースパンの内側から外側・に、温度はこれより遅く上昇し、ソースパンの底部 外側面において最高値θＣに達する。ガラス−セラミックスプレート２４の中の 温度は下降して、温度センサｌの温度θｄに達する。

第３図に図示の温度変動は第２図のデバイスに対応する。与えられた型の調理器 具について任意の型のソースパンの温度変動を実験的に特定する事ができる。第 ３図は最大出力に対応する。出力の増大と共に、θＣと０１との差異が大となる 。加熱が停止されると、θ１がθＣより大となる事がありうる。さらに温度偏差 は、調理中に、ソースパン１１の内容物（の性質、品質）に対応して変動する。

本発明によるデバイスは、センサ１の温度θｄてなくソースパン１１の内容物の 温度θ１のサーボコントロールを実施する。

第４図において、本発明のデバイスの中に使用されるサーボコントロール曲線５ の実施態様を示す。この曲線５は、時間ｔに対する温度θの導関数ｄθ／ｄｔの 関数として温度θを示す。曲線５は平面区域６と平面区域７とを画成する。効率 的調理器具を得るためには、第５図に図示のように、できるだけ迅速に第４図の サーボコントロール５に到達する事が問題である。矢印８は例えば全出力を使用 した場合の位相ダイヤグラムの展開を示す。

矢印８１はｄθ／ｄｔ−０の前後の位相ダイヤグラムの展開を示す。矢印８０は ｄθ／ｄｔの負値に対する位相ダイヤグラムの展開を示す。

しかし、位相ダイヤグラムの区域７の中への進入を最小限にする事が問題である 。従って、曲線５を越えると、電気圧力を低下させまたは遮断する。第６図の矢 印９はゼロ出力の場合の展開を示す。従って曲線５は他の方向から交差されよう としている。この瞬間から、この曲線５に従うように全出力または低出力を再び 加える事ができる。矢印９１はｄθ／ｄｔ−０の前後の位相ダイヤグラムである 。矢印９０はｄθ／ｄｔの負値に対する位相ダイヤグラムの展開を示す。

本発明のデバイスの特に望ましい変形においては、出力の変動がサーボコントロ ール曲線５まての距離の関数である。従ってオシレーションが制限される。曲線 ５からの距離の関数としての圧力の低減はかならずしも線形ではない。

言うまでもなく、本発明のデバイスの使用中に、本発明の主旨の範囲内において 、線分、楕円または双曲線などの種々のサーボコントロール曲線を使用する事が できる。

サーボコントロール曲線５は、例えば種々の調理器具について、または種々の調 理容器あるいは所望のプログラムについて実験的に決定する事ができる。

第７図において、基準温度θ０が達成された時点までの調理器具の状態の展開１ ０の一例を示す。

しかし、例えば誘導による加熱の場合の熱慣性、熱がソースパン１１の底部から 温度センサ１まで伝播する時間を考慮しなければならない。

第８ａ図には、時間関数として電力の展開を示す曲線１４を示す。この曲線は、 温度センサをソースパンの中に配置した実験におけるサーボコントロールに対応 する。

理想的なサーボコントロール曲線を特定するため、種々の空のソースパンについ てセンサの状態の展開をトレースし、電力を低減しまたは遮断する必要のあるた びに、第８ｂ図の点１０３をダイヤグラム上にプロットした。

これらの点１０３の前に電力を低減させる事が絶対必要である。曲線１０１は空 のツースパンに対応し、曲線１０２は必要電力の低減に対応し、点１０４は浦の 引火点に対応する。

さらに第８ｃ図に図示のように、この場合はそれぞれ例えば０．５リツトルない し３リツトルの量の油を充填された種々の型のソースパンについて前記と同一の 実験を実施した。油中のそれぞれ１５０℃と１７０℃に対応する点１０５と１０ ６をダイヤグラム上にプロットした。

曲線を１５０℃に対応する点の最大値と１７０℃に対応する点の最小値との間に おいて、点１０３以下を通らせるようにした。点１０８は１８０℃の油中温度に 対応する。

第９図に図示のように、この調理操作においては、モニタ曲線５′を越えるやい なや、ソースパンまたはガラス−セラミックスプレートを冷却させるように、加 熱電力を完全にまた効果的に遮断した。サーボコントロール曲線５との交差は主 婦側のエラーである。このデバイスはエネルギーを節約させまた特にソースパン の過熱の場合に生じつる事故を防止する事を可能にする。また過熱されたソース パンがガラス−セラミックス調理面２４、インダクター４または温度センサ１を 損傷する事かないように保証する。

第１０図は、例えば第２図のマイクロプロセツサ１３によって使用されるフロー チャートである。

ステップ３１において、温度かＵＪ定される。

次にステップ３２において、時間関数としての温度変動の計算を実行。

次にステップ３３において、例えば下記の式によって与えられる軸線ｔに沿った 曲線に対する温度偏差ｄの計算か実行される。

ｄ−θ−（ｄθ／ｄｔ−ｄＯ）／ＡＯ＋１１０ｘ１０６／（（ｄθ／ｄｉ−２５ ）６＋０．１）例えば、基準温度θ０−２３６℃、Ｄｏ−２８およびＡＯ−ＤＯ ／θ０とする。

ステップ３４において、曲線５までの距離ｄが０より小であるかまたはＯに等し いかを検出するテストを実施する。

結果が「ＮＯ」ならステップ３１にゆき、結果がｒＹＥｓＪならステップ３５に ゆく。

ステップ３５において、曲線５までの距離が小であるか否かを特定する。

結果がｒＮＯＪならステップ３６に移る。

ステップ３６において、電力ｐを０に落として、ステツブ３１にゆく。

結果がｒＹＥＳＪならステップ３７に移る。

ステップ３７において、インダクターに加えられる低下電力を確定する。この電 力は例えば下記の式によって確定される。

ｐ−（ｄ　：　７．５）ｘＰＯ、ここにＰＯは初期電力。

この後ステップ３１にゆく。

このプログラムか調理操作と終了まで継続される。

第１１図において、時間関数としての温度の実験曲線の一例を示す。曲線４４は 油温度に対応し、曲線４３はセンサ温度に対応する。加熱デバイスに給電される 電力か時間スケールにプロットされる。

第１２図において、空の鋳鉄グリルパンを使用しチップ調理プログラムを用いた 場合のサーボコントロール曲線４７が示され、この曲線４７は状態曲線４６によ って超過されている。この実験条件は、ＬＥ　ＣＩ？Ｅｕ５ＥＴ　社から市販さ れる直径２３０１１ｍ　、高さ１７ｃａ＋の鋳鉄グリルパンに対応する。温度セ ンサは、ガラス−セラミックスプレートに直接に当接するように配置された負温 度係数レジスタであった。コントロール温度とセンサ温度の変動は摂氏で示す。

言うまでもなく、曲線４７が曲線４６によって大きく超過されるやいなや、空の ソースパンが加熱素子上に存在する事が検出される限り電力を遮断して第１２図 に図示のような温度上昇を防止する事が望ましい。

第１３図においては、一杯に満たされたソースパンと、ガラス−セラミックスプ レートから雲母によって絶縁された負温度定数ダイオードから成る温度センサと に対応するサーボコントロール曲線４２と状態曲線４１とを示す。

本発明は主として加熱器具のモニタに使用される。

本発明のデバイスは特に調理面、誘導加熱面に好適である。

ＦＩＧ、１０ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．モニタデバイス（１３、２０）と、加熱素子（４）と、温度センサ（１）と を含む加熱器具において、モニタデバイス（１３、２０）がサーボコントロール 曲線（５）を生じ、この曲線上の点は横座標として温度θを有し縦座標として時 間に対する温度の導関数ｄθ／ｄｔを有し、またｄθ／ｄｔの値が到達温度の横 座標において前記曲線（５）の縦座標値を超えるたびに前記加熱素子に対する給 電を停止しまたは低下させる事のできる手段（１２）を含む事を特徴とする加熱 器具。
2. ２．モニタデバイス（１３、２０）は曲線（５′）を生じ、この曲線上の点は横 座標として温度θを有し縦座標として時間ｔに対する温度θの導関数ｄθ／ｄｔ を有し、この曲線（５′）の交差は、加熱素子（４）および前記曲線の交差に際 して加熱素子（４）の給電を遮断する手段の上に空の調理容器（１１）の存在す る事または調理用容器の存在しない事を示すことを特徴とする請求項１に記載の 加熱器具。
3. ３．電力の変動はサーボコントロール曲線に対する距離の関数であることを特徴 とする請求項１または２のいずれかに記載の加熱器具。
4. ４．電力の変動は、サーボコントロール曲線によって画成される平面の区域にお いて消費される時間の関数であることを特徴とする請求項１または２のいずれか に記載の加熱器具。
5. ５．前記加熱器具は調理面であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに 記載の加熱器具。
6. ６．前記加熱器具はクッカーであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか に記載の加熱器具。
7. ７．ガラスーセラミックスプレート（２４）を含むことを特徴とする請求項１乃 至５のいずれかに記載の加熱器具。
8. ８．前記加熱素子（４）はインダクターであることを特徴とする請求項１乃至７ のいずれかに記載の加熱器具。
9. ９．容器（１１）を所定温度θまで加熱する方法において、 −電気加熱素子（４）をもって前記容器（１１）を加熱する段階と、 −到達温度θを測定する段階と、 −時間ｔに対する温度の導関数ｄθ／ｄｔを計算する段階と、 −到達温度θに対して導関数値ｄθ／ｄｔが所定値を超えるたびに供給電力を遮 断しまたは低下させる事を特徴とする方法。
10. １０．−到達温度θに対して前記ｄθ／ｄｔ値を内容物を有する容器のｄθ／ｄ ｔ極大値と比較する事により加熱素子（４）上の加熱される容器（１１）の不存 在または空の容器の存在を検出する段階と、−内容物を有する容器の存在が検出 されなければ加熱素子の給電を遮断する段階とを含むことを特徴とする請求項９ に記載の方法。