JP2004079366A - 加熱装置および沸騰検知方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】温度上昇勾配の変化による沸騰検知では、被加熱物の沸騰をタイミングよく検出することが難しかった。
【解決手段】被加熱物２を加熱する加熱手段５と、被加熱物２の温度を間接的に測定する温度測定出手段６と、加熱手段５による被加熱物２の加熱時間を計測する計時手段９と、温度測定手段６で測定した温度と計時手段９で計測した加熱時間とに基づいて、単位時間の温度変化量を分母とする加熱状態値を算出する演算手段１０と、演算手段１０で算出した加熱状態値に基づいて、被加熱物２の加熱状態を推論する加熱状態推論手段１３とを備える。
【選択図】 図１
【解決手段】被加熱物２を加熱する加熱手段５と、被加熱物２の温度を間接的に測定する温度測定出手段６と、加熱手段５による被加熱物２の加熱時間を計測する計時手段９と、温度測定手段６で測定した温度と計時手段９で計測した加熱時間とに基づいて、単位時間の温度変化量を分母とする加熱状態値を算出する演算手段１０と、演算手段１０で算出した加熱状態値に基づいて、被加熱物２の加熱状態を推論する加熱状態推論手段１３とを備える。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導加熱調理器、ジャーポット、ガスレンジなどの加熱装置およびこれらの加熱装置に用いる沸騰検知方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術としては、特公平６−７５４２５号公報に記載されたものが知られている。
図１２に示すように、特公平６−７５４２５号公報に記載された従来の加熱装置１００は、水等の被加熱物が満たされた鍋１０１を載置するトッププレート１０２と、トッププレート１０２の下方に配置され、鍋１０１内の被加熱物を加熱する誘導加熱コイル１０３と、トッププレート１０２の裏面に配置され、トッププレート１０２を介して鍋１０１内の被加熱物の温度を計測する感温素子１０４とを備えている。
【０００３】
誘導加熱コイル１０３で被加熱物を加熱する場合、一定の勾配で被加熱物の温度が上昇し、被加熱物が沸騰すると温度は一定になる。そこで、従来の加熱装置１００では、感温素子１０４で被加熱物の温度を計測し、被加熱物の温度上昇勾配が鈍化した場合に、被加熱物が沸騰したものと検出している。
また、被加熱物の量が多い場合には、温度上昇が緩やかであるため、温度上昇勾配の変化を検出するのが難しい。そこで、従来の加熱装置１００では、被加熱物の量が多いときは、被加熱物の加熱時間が所定時間以上になった場合に、被加熱物が沸騰したものと検出している。
以上のように、従来の加熱装置１００は、（ａ）被加熱物の量が少ない場合には、被加熱物の温度上昇勾配の変化で沸騰検知を行い、（ｂ）被加熱物の量が多い場合には、被加熱物の加熱時間で沸騰検知を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、（ａ）沸騰近くなると勾配が少しずつ緩やかになっていくため、沸騰近辺の検出感度が低かった。このため、被加熱物の温度上昇勾配の変化で沸騰検知を行う方法では、被加熱物の沸騰をタイミングよく検出することが難しく問題であった。
また、（ｂ）被加熱物が沸騰するまでの時間は、被加熱物の量によって大きく異なってしまう。このため、被加熱物の加熱時間で沸騰検知を行う方法では、検出誤差が大きく問題であった。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決し、被加熱物の加熱状態を高い精度で推論できる加熱装置および被加熱物の沸騰を高い精度で検出できる沸騰検知方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の加熱装置は、被加熱物を加熱する加熱手段と、被加熱物の温度を間接的に測定する温度測定出手段と、加熱手段による被加熱物の加熱時間を計測する計時手段と、温度測定手段で測定した温度と計時手段で計測した加熱時間とに基づいて、単位時間の温度変化量を分母とする加熱状態値を算出する演算手段と、演算手段で算出した加熱状態値に基づいて、被加熱物の加熱状態を推論する加熱状態推論手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の加熱装置は、被加熱物を加熱する加熱手段と、被加熱物の温度を間接的に測定する温度測定手段と、加熱手段による被加熱物の加熱時間を計測する計時手段と、温度測定手段で測定した温度と計時手段で計測した加熱時間と加熱手段の火力とに基づいて、単位時間の温度変化量を分母とし、単位時間の火力量を分子とする加熱状態値を算出する演算手段と、演算手段で算出した加熱状態値に基づいて、被加熱物の加熱状態を推論する加熱状態推論手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、被加熱物の熱容量データが記憶された熱容量データ記憶手段を更に備え、加熱状態推論手段は、加熱状態値の時間変化が少ない安定領域における状態値を基準値とし、この基準値と熱容量データ記憶手段から読み出した熱容量データとに基づいて、被加熱物の量を推論することを特徴とする。
【０００９】
さらに、加熱状態推論手段は、加熱状態値の時間変化が少ない安定領域における状態値を基準値とすると共に、この基準値に基づいて沸騰予測値を設定し、加熱状態値が沸騰予測値に到達した時点で被加熱物が沸騰したと判定することを特徴とする。
【００１０】
また、沸騰予測値は、基準値に所定の実数を乗じた値であることを特徴とする。
【００１１】
さらに、基準値は、安定領域における加熱状態値の最大値であることを特徴とする。
【００１２】
また、基準値は、安定領域における加熱状態値の最小値であることを特徴とする。
【００１３】
さらに、基準値は、計時手段で計測した加熱時間が所定の時間になったときの加熱状態値であることを特徴とする。
【００１４】
また、基準値は、温度測定手段で間接的に測定した温度が所定の温度になったときの加熱状態値であることを特徴とする。
【００１５】
さらに、加熱状態推論手段は、加熱状態値が負から正に転換した後の最小値を基準値とすると共に、この基準値に基づいて沸騰予測値を設定し、加熱状態値が沸騰予測値に到達した時点で被加熱物が沸騰したと判定することを特徴とする。
【００１６】
また、被加熱物の熱容量データが記憶された熱容量データ記憶手段を更に備え、加熱状態推論手段は、加熱状態値の時間変化が少ない安定領域における状態値を基準値とし、この基準値と熱容量データ記憶手段から読み出した熱容量データとに基づいて被加熱物の量を推論すると共に、加熱手段が一旦停止された後に再加熱された場合には、加熱状態推論手段は、加熱手段の停止時間と被加熱物の量とから沸騰予測時間を算出し、この沸騰予測時間に到達した時点で被加熱物が沸騰したと判定することを特徴とする。
【００１７】
さらに、加熱状態推論手段は、加熱状態値が沸騰予測値に到達した時点が、計時手段で計測した加熱時間と加熱手段の火力とに基づいて算出した沸騰予測時間より短い場合に、基準値を再設定することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の沸騰検知方法は、被加熱物の測定温度と被加熱物の加熱時間とに基づいて、単位時間の温度変化量を分母とする加熱状態値を算出し、この加熱状態値の時間変化が少ない安定領域における状態値を基準値とすると共に、この基準値に基づいて沸騰予測値を設定し、加熱状態値が沸騰予測値に到達した時点で被加熱物が沸騰したと判定することを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明の沸騰検知方法は、被加熱物の測定温度と被加熱物の加熱時間と被加熱物を加熱する火力とに基づいて、単位時間の温度変化量を分母とする加熱状態値を算出し、この加熱状態値の時間変化が少ない安定領域における状態値を基準値とすると共に、この基準値に基づいて沸騰予測値を設定し、加熱状態値が沸騰予測値に到達した時点で被加熱物が沸騰したと判定することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る加熱装置および沸騰検知方法の好適な実施の形態について添付図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る加熱装置の一例である加熱調理器の構成を示す正面図である。同図に示すように、１は加熱調理器本体、２は水や油等の被加熱物、３は被加熱物２を入れたステンレス鋼等の鍋、４は鍋３を載置するガラス等のトッププレート、５は被加熱物２を加熱する誘導加熱コイル（加熱手段）、６はトッププレート４の裏面に密着するように設置され、被加熱物２の温度をトッププレート４を介して（間接的に）測定するサーミスタ（温度測定手段）、７はサーミスタ６から出力される測定信号等を入力して、誘導加熱コイル５や基盤冷却用送風機（図示せず）などを制御する制御装置、８は筐体である。
【００２１】
図２に示すように、制御装置７は、誘導加熱コイル５による被加熱物２の加熱時間を計測するタイマ（計時手段）９と、サーミスタ６で測定した温度とタイマ９で計測した加熱時間と誘導加熱コイル５の火力とに基づいて、単位時間の温度変化量を分母とし、単位時間の火力量を分子とする加熱状態値を算出する演算手段１０と、演算手段１０で算出した加熱状態値に基づいて、被加熱物２の加熱状態を推論する加熱状態推論手段１１と、被加熱物２の熱容量データが記憶された熱容量データ記憶手段１２と、後述する基準値Ｃｂａｓｅが記憶された基準値記憶手段１３とを備えている。
【００２２】
次に、実施の形態１に係る加熱調理器の動作を、図３および図４（ａ）（ｂ）を用いて説明する。
まず、使用者が水や油等の被加熱物２が入った鍋３をトッププレート４上に載置する。次に、使用者が加熱調理器本体１に設置された電源スイッチ（図示せず）を押下し、加熱調理器本体１に設置された沸騰運転専用ボタン（図示せず）を押下することによって、誘導加熱コイル５が通電される。誘導加熱コイル５への通電によって、誘導加熱コイル５から高周波の磁力線が発生し、鍋３の特に底面が誘電加熱され、鍋３内の被加熱物２が加熱される（ステップ１００）。
【００２３】
タイマ９は、被加熱物２の加熱時間ｔの計測を開始し、サーミスタ６は、被加熱物２の温度の測定を開始する（ステップ１０１）。この開始時点が、図４（ａ）（ｂ）の横軸に示す時間０点である。また、演算手段１０は、タイマ９で計測された加熱時間ｔと、サーミスタ６で測定された温度Ｔと、誘導加熱コイル５の火力Ｑとを読み込む（ステップ１０２）。ステップ１０２の処理は、予め設定された所定の待機時間ｔｍｉｎを経過するまで、繰り返し行われる（ステップ１０３）。
【００２４】
なお、図４（ａ）に示すように、所定の待機時間ｔｍｉｎは、加熱状態値Ｃ（後述の計算式（１）で算出される数値）との関係により設定された値であり、加熱状態値Ｃが、被加熱物２の量に相関のある値の設定できる領域に入ったときの時間である。サーミスタ６は、加熱面である鍋３の底面とトッププレート４を介して接しているため、鍋温度の上昇に対して応答遅れがある。このため、加熱開始直後のサーミスタ６で検出される温度はほぼ一定であり、加熱状態値Ｃは十分に大きい値を取る。加熱開始から一定時間鍋３の底面は急速に昇温するため、その熱が一定時間遅れてサーミスタ６に伝達することによって、検出温度は急速に高くなっていく。このため、無限に大きな値を取っていた加熱状態値Ｃは急速に小さくなっていく。
【００２５】
その後、誘導加熱コイル５の火力Ｑと被加熱物２の量とに応じた一定の温度勾配で被加熱物２の温度が上昇するため、一定時間遅れてサーミスタ６で検出される温度も一定の温度勾配で上昇していく。その結果、加熱状態値Ｃは、誘導加熱コイル５の火力Ｑと被加熱物２の量とに応じた一定の値となる領域Ａに入る。所定の待機時間ｔｍｉｎは、加熱状態値Ｃが安定領域Ａに入るまでに必要な時間であり、例えば３０秒程度である。
【００２６】
待機時間ｔｍｉｎを経過した場合、演算手段１０は、１サイクル前の平均火力Ｑ＿ｍ＿ｏおよび１サイクル前の平均温度Ｔｅｍｐ＿ｍ＿ｏに、例えば０などの初期値を設定する（ステップ１０４）。また、演算手段１０は、ステップ１０２で読み込んだ加熱時間ｔ、温度Ｔ、火力Ｑに基づいて、所定の平均時間Ｓｔｉｍｅ内に計測された火力Ｑの平均火力Ｑ＿ｍおよび所定の平均時間Ｓｔｉｍｅ内に計測された温度Ｔの平均温度Ｔｅｍｐ＿ｍを算出する（ステップ１０５）。
【００２７】
さらに、演算手段１０は、平均温度Ｔｅｍｐ＿ｍと１サイクル前の平均温度Ｔｅｍｐ＿ｍ＿ｏの温度差Ｔｓａを算出すると共に、平均火力Ｑ＿ｍと１サイクル前の平均火力Ｑ＿ｍ＿ｏの平均火力Ｑ＿ｈｅｉを算出する（ステップ１０６）。そして、演算手段１０は、ステップ１０６で算出した平均火力Ｑ＿ｈｅｉおよび温度差Ｔｓａと、所定の平均時間Ｓｔｉｍｅを用いて、以下の計算式（１）に基づいて、加熱状態値Ｃを算出する（ステップ１０７）。
【００２８】
Ｃ＝Ｑ／（ΔＴ／Δｔ） …（１）
【００２９】
Ｑ：時間Δｔの平均火力［Ｗ］
ΔＴ：サーミスタ温度変化量［℃］
Δｔ：時間［ｓ］
【００３０】
なお、ジャーポットなどのように、火力Ｑが一定の場合にはＱ＝１として、サーミスタで測定した温度変化量ΔＴと、タイマ９で測定した時間Δｔとで、加熱状態値Ｃを算出してもよい。
【００３１】
次に、加熱状態推論手段１１は、演算手段１０がステップ１０７で算出した加熱状態値Ｃを入力して、加熱状態値ＣがＣｍａｘより大きい値であるか判定する（ステップ１０８）。なお、Ｃｍａｘには例えば０などの初期値が予め設定されているものとする。加熱状態値ＣがＣｍａｘより大きい場合は、Ｃｍａｘを現サイクルで計算された加熱状態値Ｃに更新する（ステップ１０９）。そして、加熱状態推論手段１１は、以下の条件Ａを満たすか否かの判定を行い（ステップ１１０）、条件Ａを満たす場合には、当該時点でのＣｍａｘを基準値Ｃｂａｓｅと定め、基準値Ｃｂａｓｅを基準値記憶手段１３に格納する。また、Ｂフラグに１を立てる（ステップ１１１）。
【００３２】
ここで、条件Ａは、予め設定された所定の時間ｔｂａｓｅを経過してもＣｍａｘ値が更新されない場合、又は平均温度Ｔｅｍｐ＿ｍが予め設定された温度Ｔｅｍｐ＿ｌｉｍｉｔ（例えば７０℃）以上であり、かつ基準値Ｃｂａｓｅが決まっていない（Ｂフラグ＝０）場合である。
【００３３】
ステップ１０６からステップ１１１までの動作は、図４（ａ）（ｂ）に示す領域Ａで発生する。領域Ａでは、前述の通りサーミスタ６で検出される温度の勾配がほぼ一定になり、加熱状態値Ｃも殆ど変化しなくなる。従って、この領域では一度Ｃｍａｘが定められると、時間ｔｂａｓｅ経過後に基準値Ｃｂａｓｅが決定する。
【００３４】
なお、領域Ａの大きさは、誘導加熱コイル５の火力Ｑと被加熱物２の量のバランスでも異なる。例えば、誘導加熱コイル５の火力Ｑが２．５ｋＷで、被加熱物２の量が０．５リットルである場合などのように、誘導加熱コイル５の火力Ｑが大きく且つ被加熱物２の量が少ない場合、サーミスタ６の応答遅れが原因で加熱状態値Ｃが一定になる領域Ａがｔｂａｓｅ以下の時間しか継続しない可能性がある。そこで、このような場合にも確実に基準値Ｃｂａｓｅを決定できるように、領域Ａがｔｂａｓｅ以下の場合でも、平均温度Ｔｅｍｐ＿ｍがＴｅｍｐ＿ｌｉｍｉｔ以上であれば、ステップ１１１の処理に移行できるように条件Ａが定められている。
【００３５】
ステップ１１０で条件Ａが成立しなかった場合、及びステップ１１１の処理が終了した場合に、加熱状態推論手段１１は、基準値記憶手段１３から基準値Ｃｂａｓｅを読み出して、加熱状態値Ｃが基準値ＣｂａｓｅをＮｂ倍（例えばＮｂ＝３）した値以上か否かを判定する（ステップ１１２）。そして、加熱状態値Ｃが基準値ＣｂａｓｅをＮｂ倍した値未満の場合には、ステップ１０１に処理を戻す。また、加熱状態値Ｃが基準値ＣｂａｓｅをＮｂ倍した値以上の場合には、加熱状態推論手段１１は、鍋３内の被加熱物２が沸騰したと推論し、誘導加熱コイル５への通電を止めて、加熱を停止させる（ステップ１１３）。
【００３６】
ステップ１１３の動作は、図４（ａ）（ｂ）に示す領域Ｂで発生する。領域Ｂでは、被加熱物２が沸騰状態（即ち相変化状態）にあるため、被加熱物２の温度および蒸発量が略一定になる。このため、鍋３の内側底面からの放熱量、および鍋３の内側底面温度が略一定となり、サーミスタ６で検出される温度もほぼ一定値となるよう温度勾配が小さくなっていく。その結果、加熱状態値Ｃが急激に増加して、時間ｔ３で基準値ＣｂａｓｅをＮｂ倍した値となり、加熱状態推論手段１１は、被加熱物２が沸騰したものと判定する。
【００３７】
以上のように、被加熱物２が沸騰状態になると、加熱状態値Ｃが急激に増加するので、加熱状態推論手段１１は、基準値Ｃｂａｓｅに基づいて被加熱物２の沸騰タイミングを確実に検出することができる。特に、被加熱物２の量が多いために温度上昇の勾配が緩やかな場合であっても、被加熱物２の沸騰時には加熱状態値Ｃは急激に増加するので、この場合にも確実に沸騰検知を行うことができる。その結果、被加熱物２が十分に加熱されずに加熱処理を終了したり、被加熱物２が加熱され過ぎたりすることがなくなり、被加熱物２の加熱量や加熱時間を正確に制御することが可能となる。
【００３８】
なお、Ｃｍａｘを新たに算出された加熱状態値Ｃと比較し、Ｃｍａｘを新しく設定し直す場合には、ノイズによる変動を除去するために、任意の値ｄｅｌＣ以上大きくなった場合（例えばｄｅｌＣ＝１０）のみＣｍａｘを更新してもよい。
また、Ｃｍａｘを基準値Ｃｂａｓｅと定めるのは、所定時間経過後としたが、必ずしも時間に限定するものではなく、サーミスタ６で検出される温度が所定温度に到達した場合、或いは所定温度差分だけサーミスタ６の検出温度が上昇した場合としてもよく、更にこれらの併用による条件を満たした場合に基準値Ｃｂａｓｅを設定してもよい。
【００３９】
さらに、基準値を領域Ａの最大値Ｃｍａｘとしたが、領域Ａの最小値Ｃｍｉｎを用いてもよい。
また、沸騰検知を基準値ＣｂａｓｅのＮｂ倍と設定したが、基準値Ｃｂａｓｅから推論される被加熱物２の量に基づいて沸騰予想時間を算出し、沸騰予想時間だけ被加熱物２を加熱してもよい。
ここで、被加熱物２の量Ｗｗは、熱容量データ記憶手段１２に記憶された被加熱物２の熱容量データＣｗと、基準値Ｃｂａｓｅとを用いて、以下の計算式（２）に基づいて算出する。
【００４０】
Ｗｗ＝Ｃｂａｓｅ／Ｃｗ×Ｍ（Ｍは定数） …（２）
【００４１】
このように、基準値Ｃｂａｓｅと熱容量データＣｗとから被加熱物２の量Ｗｗを正確に推論できるので、被加熱物２の量Ｗｗに基づいて、沸騰予想時間を正確に算出することができる。その結果、被加熱物２が十分に加熱されずに加熱処理を終了したり、被加熱物２が加熱され過ぎたりすることがなくなり、被加熱物２の加熱量や加熱時間を正確に制御することが可能となる。
【００４２】
実施の形態２．
次に、実施の形態２に係る加熱調理器を説明する。図５は、実施の形態２の加熱調理器の動作を示すフローチャートである。また、図６（ａ）は、実施の形態２の加熱調理器における被加熱物２の加熱過程を示す図である。さらに、図６（ｂ）は、実施の形態２の加熱調理器における各パラメータの温度変化を示す図である。なお、実施の形態２の構成は、図１に示す実施の形態１と同様であるので、構成を示す図およびその説明は省略する。
【００４３】
実施の形態２に係る加熱調理器は、トッププレート４がまだ高温なうちに、別の鍋３に載せ代えた場合であっても、正確に加熱状態を推論することが可能な加熱調理器に関するものである。即ち、図６（ｂ）に示すように、鍋３を沸騰させた直後のトッププレート４の温度（サーミスタ６の検出温度）はまだ高温であり、別の鍋３に載せ代えて、この鍋３を加熱する場合、鍋３内の被加熱物２の温度が上昇しても、トッププレート４の温度が被加熱物２の温度より高い間は、サーミスタ６で検出される温度は降下し続ける。このため、加熱状態値Ｃは負の値になり、その後にサーミスタ６で検出される温度が上昇を始めると、加熱状態値Ｃは正の値に転換する。
【００４４】
そして、加熱状態値Ｃが正の値に切り替わった直後に、加熱状態値Ｃは非常に大きな値を取るため、被加熱物２がまだ沸騰していない状態でも、沸騰していると見なされてしまうおそれがあった。そこで、実施の形態２に係る加熱調理器では、加熱状態推論手段１１の処理によって、上記課題の解消を図っている。
【００４５】
以下、実施の形態２に係る加熱調理器の動作を、図５および図６（ａ）（ｂ）を用いて説明する。なお、実施の形態２に係る加熱調理器の基本動作は、図３のフローチャートに示す実施の形態１の動作と同様であるため、同じ工程には同じ番号を付けて、その説明を省略する。
【００４６】
まず、使用者が調理終了後、沸騰した被加熱物２の入った鍋３をトッププレート４からテーブル等に移動させる。そして、その直後に、使用者が別の被加熱物２（低温）の入った鍋３をトッププレート４に載置する。次に、使用者が加熱調理器本体１に設置された電源スイッチ（図示せず）を押下し、加熱調理器本体１に設置された沸騰運転専用ボタン（図示せず）を押下することによって、誘導加熱コイル５が通電される。誘導加熱コイル５への通電によって、誘導加熱コイル５から高周波の磁力線が発生し、鍋３の特に底面が誘電加熱され、鍋３内の被加熱物２が加熱される（ステップ１００）。
【００４７】
次に、ステップ１０１からステップ１０７までの処理を実行し、その後に、ステップ１０７で算出された加熱状態値Ｃが正か否か、或いはＡフラグが０か否かを、加熱状態推論手段１１が判定する（ステップ１１４）。そして、加熱状態値Ｃが正で且つＡフラグが０の場合には、ステップ１０８からステップ１１３の処理に移行する。また、加熱状態値Ｃが負か又はＡフラグが１の場合には、ステップ１１５の処理に移行する。ステップ１１５では、Ａフラグに１を立てる。このため、以降の処理で加熱状態値Ｃが負から正に転換した場合でも、必ず、ステップ１１４の処理からステップ１１５の処理に移行することとなる（即ち、以降、ステップ１０８からステップ１１３の処理に移行することはない）。
【００４８】
次に、加熱状態推論手段１１は、加熱状態値ＣがＣｍｉｎより小さい値であるか否か判定する（ステップ１１６）。なお、Ｃｍｉｎの初期値は予め設定されているものとする。加熱状態値ＣがＣｍｉｎより小さい場合、加熱状態推論手段１１は、Ｃｍｉｎを現サイクルで計算された加熱状態値Ｃに更新する（ステップ１１７）。さらに、予め設定した所定の時間ｔｂａｓｅだけ経過しても、Ｃｍｉｎ値が更新されない場合（ステップ１１８）、加熱状態推論手段１１は、基準値ＣｂａｓｅにＣｍｉｎを設定する（ステップ１１９）。その後、ステップ１１３に処理を移行する。また、ステップ１１８で、所定の時間ｔｂａｓｅだけ経過していないと判定された場合、ステップ１０２に処理を戻す。
【００４９】
ステップ１１５からステップ１１９までの動作は、一般的には図６（ａ）（ｂ）に示す領域Ａ’で発生する。本実施の形態のように、トッププレート４およびサーミスタ６の周囲が十分加熱されている状態で、室温相当の被加熱物２の入った鍋３をトッププレート４に載置する場合、サーミスタ６は、加熱面である鍋３の底面とトッププレート４を介して接しているため、鍋温度の変化に対して応答遅れがあり、かつ鍋３の底面より高温の値を取る。このため、加熱開始から一定時間鍋３の底面は急速に昇温した後、徐々に緩やかに温度上昇していくが、サーミスタ６の検出温度は低下し続け、加熱状態値Ｃは負の値を取る。
【００５０】
その後、鍋３の底面が、誘導加熱コイル５の火力と被加熱物２の量に応じた一定の温度勾配で温度上昇する途上で、サーミスタ６で検出された温度も一定の温度勾配で温度上昇する方向に転じる。この負の無限大値に向かって急速に大きくなった加熱状態値Ｃが正の値の無限大値に反転した瞬間が図６（ａ）に示すｔ１である。その後、加熱状態値Ｃは正の値の範囲内で急速に小さくなり、最小値Ｃｍｉｎを取った後再び大きくなっていく。
【００５１】
そして、ステップ１１２の判定で、加熱状態値Ｃが基準値ＣｂａｓｅをＮｂ倍（例えばＮｂ＝３）した値以上になった場合、加熱状態推論手段１１は、鍋３内の被加熱物２が沸騰しているものと推論し、誘導加熱コイル５への通電を止め加熱を停止させる（ステップ１１３）。
【００５２】
ステップ１１３の動作は、図６（ａ）（ｂ）に示す領域Ｂで発生している。領域Ｂでは、被加熱物２が沸騰状態（即ち相変化状態）にあるため、被加熱物２の温度および蒸発量が略一定になる。このため、鍋３の内側底面からの放熱量、および鍋３の内側底面温度が略一定となり、サーミスタ６で検出される温度もほぼ一定値となるよう温度勾配が小さくなっていく。その結果、加熱状態値Ｃが急激に増加して、時間ｔ３で基準値ＣｂａｓｅをＮｂ倍した値となり、加熱状態推論手段１１は、被加熱物２が沸騰したものと判定する。
【００５３】
以上のように、トッププレート４が高温の状態で鍋３を加熱する場合であっても、基準値Ｃｂａｓｅを抽出することができるので、加熱状態推論手段１１は、この基準値Ｃｂａｓｅに基づいて被加熱物２の沸騰タイミングを確実に検出することができる。その結果、被加熱物２が十分に加熱されずに加熱処理を終了したり、被加熱物２が加熱され過ぎたりすることがなくなり、被加熱物２の加熱量や加熱時間を正確に制御することが可能となる。
【００５４】
なお、Ｃｍｉｎを新たに算出された加熱状態値Ｃと比較し、Ｃｍｉｎを新しく設定し直す場合には、ノイズによる変動を除去するために、任意の値ｄｅｌＣ以上小さくなった場合（例えばｄｅｌＣ＝１０）のみＣｍｉｎを更新してもよい。
また、Ｃｍｉｎを基準値Ｃｂａｓｅと定めるのは、所定時間経過後としたが、必ずしも時間に限定するものではなく、サーミスタ６で検出される温度が所定温度に到達した場合、或いは所定温度差分だけサーミスタ６の検出温度が上昇した場合としてもよく、更にこれらの併用による条件を満たした場合に基準値Ｃｂａｓｅを設定してもよい。
さらに、沸騰検知を基準値ＣｂａｓｅのＮｂ倍と設定したが、基準値Ｃｂａｓｅから推論される被加熱物２の量に基づいて沸騰予想時間を算出し、沸騰予想時間だけ被加熱物２を加熱してもよい。
【００５５】
実施の形態３．
次に、実施の形態３に係る加熱調理器を説明する。図７は、実施の形態３の加熱調理器の動作を示すフローチャートである。また、図８（ａ）は、実施の形態３の加熱調理器における被加熱物２の加熱過程を示す図である。さらに、図８（ｂ）は、実施の形態３の加熱調理器における各パラメータの温度変化を示す図である。なお、実施の形態３の構成は、図１に示す実施の形態１と同様であるので、構成を示す図およびその説明は省略する。
【００５６】
実施の形態３に係る加熱調理器は、被加熱物２を一度沸騰させて加熱を停止した後に再度沸騰させた場合であっても、正確に加熱状態を推論することが可能な加熱調理器に関するものである。即ち、図８（ｂ）に示すように、被加熱物２を一度沸騰させて加熱を停止した後には、被加熱物２の温度もトッププレート４の温度（サーミスタ６の検出温度）も高温であるため、サーミスタ６で検出される温度は殆ど変化しない。その結果、サーミスタ６の温度勾配が殆ど一定値以下となるため、まだ沸騰していない状態でも沸騰していると見なされてしまうおそれがあった。そこで、実施の形態３に係る加熱調理器では、加熱状態推論手段１１の処理によって、上記課題の解消を図っている。
【００５７】
以下、実施の形態３に係る加熱調理器の動作を、図７および図８（ａ）（ｂ）を用いて説明する。なお、実施の形態３に係る加熱調理器の基本動作は、図５のフローチャートに示す実施の形態２の動作と同様であるため、同じ工程には同じ番号を付けて、その説明を省略する。
【００５８】
まず、使用者が水や油等の被加熱物２が入った鍋３をトッププレート４上に載置して、加熱調理器本体１に設置された沸騰運転専用ボタン（図示せず）を押下することによって、本実施の形態の動作が実行され、ステップ１００からステップ１１３までの処理を行う。図８（ａ）に示すように、これらの処理によって時間ｔ３で沸騰が検知され、被加熱物２の加熱が停止される。また、基準値Ｃｂａｓｅは基準値記憶手段１３に記憶される。
【００５９】
次に、例えば一旦沸騰検知し火力を停止した後の時間ｔ４（例えば最初の加熱停止から１分経過後）に加熱を再開すると、ステップ１０２から処理が実行され、ステップ１２０では、基準値Ｃｂａｓｅ更新までの時間ｔｉｍｅｒ＿ｍｉｎが経過したか否かの判定を加熱状態推論手段１１が行う。そして、時間ｔｉｍｅｒ＿ｍｉｎが経過した場合には、ステップ１０３の処理を飛ばして、ステップ１０４に進む。なお、本動作に入った後は、常にステップ１０３の処理を飛ばすため、Ｃフラグに１を立てておく（ステップ１２１）。次に、ステップ１０４からステップ１０７の処理を行った後に、以下の条件Ｂを満たすか否かの判定を加熱状態推論手段１１が行う（ステップ１２２）。
【００６０】
ここで、条件Ｂは、Ｃフラグに１が立っている場合、およびＡｂｓ（Ｃ）＞Ｃｂｏｉｌの場合、およびＴｅｍｐ＿ｍ＞Ｔｅｍｐ＿ｂｏｉｌの場合、又はＤフラグに１が立っている場合である。
【００６１】
ステップ１２２の判定処理で、Ｔｅｍｐ＿ｍが所定の設定値Ｔｅｍｐ＿ｂｏｉｌ（例えば９０℃）以上であり、かつ加熱状態値Ｃの絶対値が所定の設定値Ｃｂｏｉｌ（例えば基準値Ｃｂａｓｅ×Ｎｂ）以上である場合、加熱状態推論手段１１は、Ｄフラグに１を立てる（ステップ１２３）と共に、基準値Ｃｂａｓｅを前回沸騰検知時に設定した基準値Ｃｂａｓｅ＿ｏｌｄとする（ステップ１２４）。次に、加熱状態推論手段１１は、以下の計算式（３）に基づいて、基準値Ｃｂａｓｅと前回の沸騰検知時からの経過時間Δｔｃｏｕｎｔとを用いて、被加熱物２の現在の温度Ｔｎを算出する（ステップ１２５）。また、加熱状態推論手段１１は、計算式（４）を用いて被加熱物２が沸騰までの時間Δｔｂｏｉｌを算出する（ステップ１２６）。なお、式（３）のＫ値は予め実験などにより得られた放熱量（単位：Ｗ）である。
【００６２】
Ｔｎ＝１００−Ｋ・Δｔｃｏｕｎｔ／Ｃｂａｓｅ …（３）
【００６３】
Δｔｂｏｉｌ＝Ｃｂａｓｅ（１００−Ｔｎ）／Ｑ …（４）
【００６４】
次に、加熱状態推論手段１１は、加熱開始からの積算時間Δｔを計算し（ステップ１２７）、この積算時間Δｔが時間Δｔｂｏｉｌ以上の場合には（ステップ１２８）、被加熱物２が沸騰したものとみなして、加熱状態推論手段１１は、誘導加熱コイル５への通電を止めて加熱を停止させる（ステップ１２９）。
【００６５】
以上のように、被加熱物２を一度沸騰させた後に加熱を停止させ、再度被加熱物２を沸騰させた場合であっても、加熱状態推論手段１１は、被加熱物２が沸騰までの時間Δｔｂｏｉｌに基づいて、被加熱物２の加熱状態を正確に推論できるので、被加熱物２の沸騰タイミングを確実に検出することが可能となる。その結果、被加熱物２が十分に加熱されずに加熱処理を終了したり、被加熱物２が加熱され過ぎたりすることがなくなり、被加熱物２の加熱量や加熱時間を正確に制御することが可能となる。
【００６６】
なお、基準値記憶手段１３に記憶された基準値Ｃｂａｓｅの更新は、所定時間経過後としたが、必ずしも時間に限定するものではなく、サーミスタ６で検出される温度が所定温度に到達した場合、または所定温度差分だけサーミスタ６の検出温度が降下した場合としてもよく、さらにこれらの併用による条件を満たした場合に更新してもよい。
【００６７】
また、放熱量Ｋは一定値としてもよいが、所定の演算式を用いた処理を制御装置７で行い、周囲温度に合わせて放熱量Ｋが可変になるようにしてもよい。また、所定の演算式の代わりに、周囲温度とＫとの対応表を用いてもよい。この場合の周囲温度は、例えば最初の加熱時の計測開始直後の温度としてもよい。
【００６８】
実施の形態４．
次に、実施の形態４に係る加熱調理器を説明する。図９，１０は、実施の形態４の加熱調理器の動作を示すフローチャートである。また、図１１（ａ）は、実施の形態４の加熱調理器における被加熱物２の加熱過程を示す図である。さらに、図１１（ｂ）は、実施の形態４の加熱調理器における各パラメータの温度変化を示す図である。なお、実施の形態４の構成は、図１に示す実施の形態１と同様であるので、構成を示す図およびその説明は省略する。
【００６９】
実施の形態４に係る加熱調理器は、加熱途中で利用者が低温の被加熱物２を追加して被加熱物２の量を増やした場合であっても、正確に加熱状態を推論することが可能な加熱調理器に関するものである。即ち、図１１（ｂ）に示すように、加熱途中で利用者が低温の被加熱物を追加して被加熱物２の量を増やした場合、被加熱物２の温度上昇速度は低下し、トッププレート４の温度（サーミスタ６の検出温度）の上昇は抑止される。このため、トッププレート４の温度勾配が一定値以下になるため、まだ沸騰していない状態でも沸騰していると見なされてしまうおそれがあった。そこで、実施の形態４に係る加熱調理器では、加熱状態推論手段１１の処理によって、上記課題の解消を図っている。
【００７０】
以下、実施の形態４に係る加熱調理器の動作を、図９，１０および図１１（ａ）（ｂ）を用いて説明する。なお、実施の形態４に係る加熱調理器の基本動作は、図３のフローチャートに示す実施の形態１の動作と同様であるため、同じ工程には同じ番号を付けて、その説明を省略する。
【００７１】
まず、使用者が水や油等の被加熱物２が入った鍋３をトッププレート４上に載置して、加熱調理器本体１に設置された沸騰運転専用ボタン（図示せず）を押下することによって、本実施の形態の動作が実行され、ステップ１００からステップ１１０までの処理を行う。ステップ１１０の処理終了後、ステップ１３３に進むが、Ｅフラグには１が立っていないため、ステップ１１１の処理に移行する。
【００７２】
ステップ１１１で基準値Ｃｂａｓｅを定めた後、加熱状態推論手段１１は、沸騰までの時間を推論・算出し、また、この時点からの時間Δｔの積算を行う（ステップ１３０）。このときの基準値Ｃｂａｓｅは、図１１（ａ）に示す基準値Ｃｂａｓｅ（１）である。次に、加熱状態推論手段１１は、加熱状態値Ｃが基準値ＣｂａｓｅをＮｂ倍（例えばＮｂ＝３）した値以上か否かを判定し（ステップ１１２）、加熱状態値Ｃが基準値ＣｂａｓｅをＮｂ倍した値以上の場合には、ΔｔがΔｔｂｏｉｌ以上であるか否かを判定する（ステップ１３１）。
【００７３】
ステップ１３１の判定でΔｔがΔｔｂｏｉｌ以上の場合には、加熱状態推論手段１１は、被加熱物２が沸騰したものと推論する。また、ステップ１３１の判定でΔｔがΔｔｂｏｉｌ未満であった場合には、加熱状態推論手段１１は、例えば市水温度相当の被加熱物２が鍋３に追加されたものと判断する。この判断によって、加熱状態推論手段１１は、基準値Ｃｂａｓｅを再設定する動作に入ることを示すＥフラグに１を立てると共に、基準値Ｃｂａｓｅが定まったことを示すＢフラグを０にする（ステップ１３２）。そして、ステップ１１２で加熱状態値Ｃが基準値ＣｂａｓｅをＮｂ倍した値未満と判定した場合、およびステップ１３２の処理が終了した場合に、ステップ１０２に処理を戻す。
【００７４】
再び、ステップ１０２からステップ１３３までの処理を行い、ステップ１３３では、Ｅフラグに１が立っているのでステップ１３４に分岐する。そして、加熱状態推論手段１１は、ＣｍａｘにＣｍｉｎを設定して（ステップ１３４）、加熱状態値ＣがＣｍｉｎより小さい値であるか否か判定する（ステップ１３５）。なお、Ｃｍｉｎの初期値は予め設定されているものとする。加熱状態値ＣがＣｍｉｎより小さい場合には、加熱状態推論手段１１は、Ｃｍｉｎを現サイクルで計算された加熱状態値Ｃに更新する（ステップ１３６）。さらに、予め設定した所定の時間ｔｂａｓｅだけ経過しても、Ｃｍｉｎが更新されない場合（ステップ１３７）、加熱状態推論手段１１は、加熱状態推論手段１１は、基準値ＣｂａｓｅにＣｍｉｎを設定する（ステップ１３８）。その後、ステップ１３０に処理を移行する。
【００７５】
なお、ステップ１３８で設定された基準値Ｃｂａｓｅは、図１１（ａ）の基準値Ｃｂａｓｅ（２）である。その後、加熱状態推論手段１１は、沸騰までの時間を推論・算出し、また、この時点からの時間Δｔの積算を行う（ステップ１３０）。そして、ステップ１１２で加熱状態値Ｃが基準値ＣｂａｓｅをＮｂ倍（例えばＮｂ＝３）した値以上になったと判定し、且つ、ステップ１３１でΔｔがΔｔｂｏｉｌ以上であると判定した場合には、加熱状態推論手段１１は、被加熱物２が沸騰したものと推論する。
【００７６】
以上のように、加熱途中で利用者が低温の被加熱物２を追加して被加熱物２の量を増やした場合であっても、加熱状態推論手段１１が基準値Ｃｂａｓｅを再設定することにより、被加熱物２の加熱状態を正確に推論できるので、被加熱物２の沸騰タイミングを確実に検出することが可能となる。その結果、被加熱物２が十分に加熱されずに加熱処理を終了したり、被加熱物２が加熱され過ぎたりすることがなくなり、被加熱物２の加熱量や加熱時間を正確に制御することが可能となる。
【００７７】
なお、ＣｍａｘまたはＣｍｉｎと、新たに算出された加熱状態値Ｃとを比較して、ＣｍａｘまたはＣｍｉｎを新しく設定し直す場合、ノイズによる変動を除去するために、任意の値ｄｅｌＣ以上大きくなった場合のみＣｍａｘを更新してもよく、任意の値ｄｅｌＣより小さくなった場合のみＣｍｉｎを更新してもよい。
また、ＣｍａｘまたはＣｍｉｎを基準値Ｃｂａｓｅと定めるのは、所定時間経過後としたが、必ずしも時間に限定するものではなく、サーミスタ６で検出される温度が所定温度に到達した場合、或いは所定温度差分だけサーミスタ６の検出温度が上昇した場合としてもよく、更にこれらの併用による条件を満たした場合に基準値Ｃｂａｓｅを設定してもよい。
【００７８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内において、例えば以下のように変更することも可能である。
（１）各実施の形態では、判定開始タイミングを経過時間により設定していたが、これに限定されるものではなく、サーミスタ６で検出される温度が所定温度に到達した場合、または所定温度差分だけサーミスタ６の検出温度が変化した場合としてもよく、更にこれらの併用による条件を満たした場合としてもよい。
【００７９】
（２）各実施の形態では、温度差Ｔｓａ（平均温度Ｔｅｍｐ＿ｍと１サイクル前の平均温度Ｔｅｍｐ＿ｍ＿ｏとの温度差）が０の場合、加熱状態値Ｃは無限としたが、これに限定されるものではなく所定の温度差Ｔｓａ以下で加熱状態値Ｃは制御装置７の取り得る最大値、例えば１００００００としてもよい。
【００８０】
（３）各実施の形態では、倍数Ｎｂを３としたが、これに限定されるものではなく、また、基準値ＣｂａｓｅによりＮｂを定めるように、基準値ＣｂａｓｅからＮｂを算出する演算式を制御装置７が内蔵していてもよく、基準値ＣｂａｓｅとＮｂとの対応表を制御装置７が内蔵していてもよい。
【００８１】
（４）各実施の形態では、温度差Ｔｓａは平均時間Ｓｔｉｍｅ毎に算出したが、この方法に限定されるものではなく、Ｓｔｉｍｅより短い時間、例えば１ｓｅｃづつスライドさせて温度差Ｔｓａを算出してもよい。
【００８２】
（５）火力Ｑが一定値である場合、温度差Ｔｓａを逆数にせず、温度差ＴｓａにＮｂ値の逆数をかけて加熱状態値Ｃを計算してもよい。
【００８３】
（６）各実施の形態では、沸騰検知後、誘導加熱コイル５をすぐ停止するものとしたが、これに限定されるものではなく、所定の火力で所定の時間運転してから停止してもよい。このとき、所定の火力および時間は予め制御装置７に設定してあってもよく、また、基準値Ｃｂａｓｅにより推論した被加熱物の量に応じて設定してもよい。
【００８４】
（７）基準値Ｃｂａｓｅが定まった後に加熱量を変えた場合には、制御装置７に入力される変更後の加熱量から再度基準値Ｃｂａｓｅを設定してもよい。
【００８５】
（８）被加熱物２は水や油以外にも、他の液体や、これらの液体と固形物の混合物であってもよい。
【００８６】
（９）各実施の形態では、加熱手段の一例として誘導加熱コイル５を用いて説明したが、加熱手段は誘導加熱コイル５に限定されず、ガスやヒータなどでもよい。
【００８７】
（１０）各実施の形態では、一対の誘導加熱コイル５の間にサーミスタ６を配置したが（図１参照）、これに限定されるものではなく、誘導加熱コイル５の上にあってもよい。
【００８８】
（１１）各実施の形態では、サーミスタ６は一つだけ設置されているが（図１参照）、これに限定されるものではなく、複数個設置されていてもよい。
【００８９】
（１２）沸騰検知した場合に、音や光を用いて、利用者に通知してもよい。
【００９０】
【発明の効果】
本発明に係る加熱装置および沸騰検知方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
即ち、被加熱物が沸騰状態になると、加熱状態値が急激に増加するので、加熱状態推論手段は、加熱状態値に基づいて被加熱物の沸騰タイミングを確実に検出することができる。特に、被加熱物の量が多いために温度上昇の勾配が緩やかな場合であっても、被加熱物の沸騰時には加熱状態値は急激に増加するので、この場合にも確実に沸騰検知を行うことができる。その結果、被加熱物が十分に加熱されずに加熱処理を終了したり、被加熱物が加熱され過ぎたりすることがなくなり、被加熱物の加熱量や加熱時間を正確に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る加熱装置の一例である加熱調理器の構成を示す正面図である。
【図２】制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１の加熱調理器の動作を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）は、実施の形態１の加熱調理器における被加熱物の加熱過程を示す図である。（ｂ）は、実施の形態１の加熱調理器における各パラメータ温度変化を示す図である。
【図５】実施の形態２の加熱調理器の動作を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）は、実施の形態２の加熱調理器における被加熱物の加熱過程を示す図である。（ｂ）は、実施の形態２の加熱調理器における各パラメータ温度変化を示す図である。
【図７】実施の形態３の加熱調理器の動作を示すフローチャートである。
【図８】（ａ）は、実施の形態３の加熱調理器における被加熱物の加熱過程を示す図である。（ｂ）は、実施の形態３の加熱調理器における各パラメータ温度変化を示す図である。
【図９】実施の形態４の加熱調理器の動作を示すフローチャート（前半）である。
【図１０】実施の形態４の加熱調理器の動作を示すフローチャート（後半）である。
【図１１】（ａ）は、実施の形態４の加熱調理器における被加熱物の加熱過程を示す図である。（ｂ）は、実施の形態４の加熱調理器における各パラメータ温度変化を示す図である。
【図１２】従来の加熱装置の構成を示す正面図である。
【符号の説明】
１…加熱調理器本体、２…被加熱物、３…鍋、４…トッププレート、５…誘導加熱コイル（加熱手段）、６…サーミスタ（温度測定手段）、７…制御装置、８…筐体、９…タイマ（計時手段）、１０…演算手段、１１…加熱状態推論手段、１２…熱容量データ記憶手段、１３…基準値記憶手段。
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導加熱調理器、ジャーポット、ガスレンジなどの加熱装置およびこれらの加熱装置に用いる沸騰検知方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術としては、特公平６−７５４２５号公報に記載されたものが知られている。
図１２に示すように、特公平６−７５４２５号公報に記載された従来の加熱装置１００は、水等の被加熱物が満たされた鍋１０１を載置するトッププレート１０２と、トッププレート１０２の下方に配置され、鍋１０１内の被加熱物を加熱する誘導加熱コイル１０３と、トッププレート１０２の裏面に配置され、トッププレート１０２を介して鍋１０１内の被加熱物の温度を計測する感温素子１０４とを備えている。
【０００３】
誘導加熱コイル１０３で被加熱物を加熱する場合、一定の勾配で被加熱物の温度が上昇し、被加熱物が沸騰すると温度は一定になる。そこで、従来の加熱装置１００では、感温素子１０４で被加熱物の温度を計測し、被加熱物の温度上昇勾配が鈍化した場合に、被加熱物が沸騰したものと検出している。
また、被加熱物の量が多い場合には、温度上昇が緩やかであるため、温度上昇勾配の変化を検出するのが難しい。そこで、従来の加熱装置１００では、被加熱物の量が多いときは、被加熱物の加熱時間が所定時間以上になった場合に、被加熱物が沸騰したものと検出している。
以上のように、従来の加熱装置１００は、（ａ）被加熱物の量が少ない場合には、被加熱物の温度上昇勾配の変化で沸騰検知を行い、（ｂ）被加熱物の量が多い場合には、被加熱物の加熱時間で沸騰検知を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、（ａ）沸騰近くなると勾配が少しずつ緩やかになっていくため、沸騰近辺の検出感度が低かった。このため、被加熱物の温度上昇勾配の変化で沸騰検知を行う方法では、被加熱物の沸騰をタイミングよく検出することが難しく問題であった。
また、（ｂ）被加熱物が沸騰するまでの時間は、被加熱物の量によって大きく異なってしまう。このため、被加熱物の加熱時間で沸騰検知を行う方法では、検出誤差が大きく問題であった。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決し、被加熱物の加熱状態を高い精度で推論できる加熱装置および被加熱物の沸騰を高い精度で検出できる沸騰検知方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の加熱装置は、被加熱物を加熱する加熱手段と、被加熱物の温度を間接的に測定する温度測定出手段と、加熱手段による被加熱物の加熱時間を計測する計時手段と、温度測定手段で測定した温度と計時手段で計測した加熱時間とに基づいて、単位時間の温度変化量を分母とする加熱状態値を算出する演算手段と、演算手段で算出した加熱状態値に基づいて、被加熱物の加熱状態を推論する加熱状態推論手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の加熱装置は、被加熱物を加熱する加熱手段と、被加熱物の温度を間接的に測定する温度測定手段と、加熱手段による被加熱物の加熱時間を計測する計時手段と、温度測定手段で測定した温度と計時手段で計測した加熱時間と加熱手段の火力とに基づいて、単位時間の温度変化量を分母とし、単位時間の火力量を分子とする加熱状態値を算出する演算手段と、演算手段で算出した加熱状態値に基づいて、被加熱物の加熱状態を推論する加熱状態推論手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、被加熱物の熱容量データが記憶された熱容量データ記憶手段を更に備え、加熱状態推論手段は、加熱状態値の時間変化が少ない安定領域における状態値を基準値とし、この基準値と熱容量データ記憶手段から読み出した熱容量データとに基づいて、被加熱物の量を推論することを特徴とする。
【０００９】
さらに、加熱状態推論手段は、加熱状態値の時間変化が少ない安定領域における状態値を基準値とすると共に、この基準値に基づいて沸騰予測値を設定し、加熱状態値が沸騰予測値に到達した時点で被加熱物が沸騰したと判定することを特徴とする。
【００１０】
また、沸騰予測値は、基準値に所定の実数を乗じた値であることを特徴とする。
【００１１】
さらに、基準値は、安定領域における加熱状態値の最大値であることを特徴とする。
【００１２】
また、基準値は、安定領域における加熱状態値の最小値であることを特徴とする。
【００１３】
さらに、基準値は、計時手段で計測した加熱時間が所定の時間になったときの加熱状態値であることを特徴とする。
【００１４】
また、基準値は、温度測定手段で間接的に測定した温度が所定の温度になったときの加熱状態値であることを特徴とする。
【００１５】
さらに、加熱状態推論手段は、加熱状態値が負から正に転換した後の最小値を基準値とすると共に、この基準値に基づいて沸騰予測値を設定し、加熱状態値が沸騰予測値に到達した時点で被加熱物が沸騰したと判定することを特徴とする。
【００１６】
また、被加熱物の熱容量データが記憶された熱容量データ記憶手段を更に備え、加熱状態推論手段は、加熱状態値の時間変化が少ない安定領域における状態値を基準値とし、この基準値と熱容量データ記憶手段から読み出した熱容量データとに基づいて被加熱物の量を推論すると共に、加熱手段が一旦停止された後に再加熱された場合には、加熱状態推論手段は、加熱手段の停止時間と被加熱物の量とから沸騰予測時間を算出し、この沸騰予測時間に到達した時点で被加熱物が沸騰したと判定することを特徴とする。
【００１７】
さらに、加熱状態推論手段は、加熱状態値が沸騰予測値に到達した時点が、計時手段で計測した加熱時間と加熱手段の火力とに基づいて算出した沸騰予測時間より短い場合に、基準値を再設定することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の沸騰検知方法は、被加熱物の測定温度と被加熱物の加熱時間とに基づいて、単位時間の温度変化量を分母とする加熱状態値を算出し、この加熱状態値の時間変化が少ない安定領域における状態値を基準値とすると共に、この基準値に基づいて沸騰予測値を設定し、加熱状態値が沸騰予測値に到達した時点で被加熱物が沸騰したと判定することを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明の沸騰検知方法は、被加熱物の測定温度と被加熱物の加熱時間と被加熱物を加熱する火力とに基づいて、単位時間の温度変化量を分母とする加熱状態値を算出し、この加熱状態値の時間変化が少ない安定領域における状態値を基準値とすると共に、この基準値に基づいて沸騰予測値を設定し、加熱状態値が沸騰予測値に到達した時点で被加熱物が沸騰したと判定することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る加熱装置および沸騰検知方法の好適な実施の形態について添付図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る加熱装置の一例である加熱調理器の構成を示す正面図である。同図に示すように、１は加熱調理器本体、２は水や油等の被加熱物、３は被加熱物２を入れたステンレス鋼等の鍋、４は鍋３を載置するガラス等のトッププレート、５は被加熱物２を加熱する誘導加熱コイル（加熱手段）、６はトッププレート４の裏面に密着するように設置され、被加熱物２の温度をトッププレート４を介して（間接的に）測定するサーミスタ（温度測定手段）、７はサーミスタ６から出力される測定信号等を入力して、誘導加熱コイル５や基盤冷却用送風機（図示せず）などを制御する制御装置、８は筐体である。
【００２１】
図２に示すように、制御装置７は、誘導加熱コイル５による被加熱物２の加熱時間を計測するタイマ（計時手段）９と、サーミスタ６で測定した温度とタイマ９で計測した加熱時間と誘導加熱コイル５の火力とに基づいて、単位時間の温度変化量を分母とし、単位時間の火力量を分子とする加熱状態値を算出する演算手段１０と、演算手段１０で算出した加熱状態値に基づいて、被加熱物２の加熱状態を推論する加熱状態推論手段１１と、被加熱物２の熱容量データが記憶された熱容量データ記憶手段１２と、後述する基準値Ｃｂａｓｅが記憶された基準値記憶手段１３とを備えている。
【００２２】
次に、実施の形態１に係る加熱調理器の動作を、図３および図４（ａ）（ｂ）を用いて説明する。
まず、使用者が水や油等の被加熱物２が入った鍋３をトッププレート４上に載置する。次に、使用者が加熱調理器本体１に設置された電源スイッチ（図示せず）を押下し、加熱調理器本体１に設置された沸騰運転専用ボタン（図示せず）を押下することによって、誘導加熱コイル５が通電される。誘導加熱コイル５への通電によって、誘導加熱コイル５から高周波の磁力線が発生し、鍋３の特に底面が誘電加熱され、鍋３内の被加熱物２が加熱される（ステップ１００）。
【００２３】
タイマ９は、被加熱物２の加熱時間ｔの計測を開始し、サーミスタ６は、被加熱物２の温度の測定を開始する（ステップ１０１）。この開始時点が、図４（ａ）（ｂ）の横軸に示す時間０点である。また、演算手段１０は、タイマ９で計測された加熱時間ｔと、サーミスタ６で測定された温度Ｔと、誘導加熱コイル５の火力Ｑとを読み込む（ステップ１０２）。ステップ１０２の処理は、予め設定された所定の待機時間ｔｍｉｎを経過するまで、繰り返し行われる（ステップ１０３）。
【００２４】
なお、図４（ａ）に示すように、所定の待機時間ｔｍｉｎは、加熱状態値Ｃ（後述の計算式（１）で算出される数値）との関係により設定された値であり、加熱状態値Ｃが、被加熱物２の量に相関のある値の設定できる領域に入ったときの時間である。サーミスタ６は、加熱面である鍋３の底面とトッププレート４を介して接しているため、鍋温度の上昇に対して応答遅れがある。このため、加熱開始直後のサーミスタ６で検出される温度はほぼ一定であり、加熱状態値Ｃは十分に大きい値を取る。加熱開始から一定時間鍋３の底面は急速に昇温するため、その熱が一定時間遅れてサーミスタ６に伝達することによって、検出温度は急速に高くなっていく。このため、無限に大きな値を取っていた加熱状態値Ｃは急速に小さくなっていく。
【００２５】
その後、誘導加熱コイル５の火力Ｑと被加熱物２の量とに応じた一定の温度勾配で被加熱物２の温度が上昇するため、一定時間遅れてサーミスタ６で検出される温度も一定の温度勾配で上昇していく。その結果、加熱状態値Ｃは、誘導加熱コイル５の火力Ｑと被加熱物２の量とに応じた一定の値となる領域Ａに入る。所定の待機時間ｔｍｉｎは、加熱状態値Ｃが安定領域Ａに入るまでに必要な時間であり、例えば３０秒程度である。
【００２６】
待機時間ｔｍｉｎを経過した場合、演算手段１０は、１サイクル前の平均火力Ｑ＿ｍ＿ｏおよび１サイクル前の平均温度Ｔｅｍｐ＿ｍ＿ｏに、例えば０などの初期値を設定する（ステップ１０４）。また、演算手段１０は、ステップ１０２で読み込んだ加熱時間ｔ、温度Ｔ、火力Ｑに基づいて、所定の平均時間Ｓｔｉｍｅ内に計測された火力Ｑの平均火力Ｑ＿ｍおよび所定の平均時間Ｓｔｉｍｅ内に計測された温度Ｔの平均温度Ｔｅｍｐ＿ｍを算出する（ステップ１０５）。
【００２７】
さらに、演算手段１０は、平均温度Ｔｅｍｐ＿ｍと１サイクル前の平均温度Ｔｅｍｐ＿ｍ＿ｏの温度差Ｔｓａを算出すると共に、平均火力Ｑ＿ｍと１サイクル前の平均火力Ｑ＿ｍ＿ｏの平均火力Ｑ＿ｈｅｉを算出する（ステップ１０６）。そして、演算手段１０は、ステップ１０６で算出した平均火力Ｑ＿ｈｅｉおよび温度差Ｔｓａと、所定の平均時間Ｓｔｉｍｅを用いて、以下の計算式（１）に基づいて、加熱状態値Ｃを算出する（ステップ１０７）。
【００２８】
Ｃ＝Ｑ／（ΔＴ／Δｔ） …（１）
【００２９】
Ｑ：時間Δｔの平均火力［Ｗ］
ΔＴ：サーミスタ温度変化量［℃］
Δｔ：時間［ｓ］
【００３０】
なお、ジャーポットなどのように、火力Ｑが一定の場合にはＱ＝１として、サーミスタで測定した温度変化量ΔＴと、タイマ９で測定した時間Δｔとで、加熱状態値Ｃを算出してもよい。
【００３１】
次に、加熱状態推論手段１１は、演算手段１０がステップ１０７で算出した加熱状態値Ｃを入力して、加熱状態値ＣがＣｍａｘより大きい値であるか判定する（ステップ１０８）。なお、Ｃｍａｘには例えば０などの初期値が予め設定されているものとする。加熱状態値ＣがＣｍａｘより大きい場合は、Ｃｍａｘを現サイクルで計算された加熱状態値Ｃに更新する（ステップ１０９）。そして、加熱状態推論手段１１は、以下の条件Ａを満たすか否かの判定を行い（ステップ１１０）、条件Ａを満たす場合には、当該時点でのＣｍａｘを基準値Ｃｂａｓｅと定め、基準値Ｃｂａｓｅを基準値記憶手段１３に格納する。また、Ｂフラグに１を立てる（ステップ１１１）。
【００３２】
ここで、条件Ａは、予め設定された所定の時間ｔｂａｓｅを経過してもＣｍａｘ値が更新されない場合、又は平均温度Ｔｅｍｐ＿ｍが予め設定された温度Ｔｅｍｐ＿ｌｉｍｉｔ（例えば７０℃）以上であり、かつ基準値Ｃｂａｓｅが決まっていない（Ｂフラグ＝０）場合である。
【００３３】
ステップ１０６からステップ１１１までの動作は、図４（ａ）（ｂ）に示す領域Ａで発生する。領域Ａでは、前述の通りサーミスタ６で検出される温度の勾配がほぼ一定になり、加熱状態値Ｃも殆ど変化しなくなる。従って、この領域では一度Ｃｍａｘが定められると、時間ｔｂａｓｅ経過後に基準値Ｃｂａｓｅが決定する。
【００３４】
なお、領域Ａの大きさは、誘導加熱コイル５の火力Ｑと被加熱物２の量のバランスでも異なる。例えば、誘導加熱コイル５の火力Ｑが２．５ｋＷで、被加熱物２の量が０．５リットルである場合などのように、誘導加熱コイル５の火力Ｑが大きく且つ被加熱物２の量が少ない場合、サーミスタ６の応答遅れが原因で加熱状態値Ｃが一定になる領域Ａがｔｂａｓｅ以下の時間しか継続しない可能性がある。そこで、このような場合にも確実に基準値Ｃｂａｓｅを決定できるように、領域Ａがｔｂａｓｅ以下の場合でも、平均温度Ｔｅｍｐ＿ｍがＴｅｍｐ＿ｌｉｍｉｔ以上であれば、ステップ１１１の処理に移行できるように条件Ａが定められている。
【００３５】
ステップ１１０で条件Ａが成立しなかった場合、及びステップ１１１の処理が終了した場合に、加熱状態推論手段１１は、基準値記憶手段１３から基準値Ｃｂａｓｅを読み出して、加熱状態値Ｃが基準値ＣｂａｓｅをＮｂ倍（例えばＮｂ＝３）した値以上か否かを判定する（ステップ１１２）。そして、加熱状態値Ｃが基準値ＣｂａｓｅをＮｂ倍した値未満の場合には、ステップ１０１に処理を戻す。また、加熱状態値Ｃが基準値ＣｂａｓｅをＮｂ倍した値以上の場合には、加熱状態推論手段１１は、鍋３内の被加熱物２が沸騰したと推論し、誘導加熱コイル５への通電を止めて、加熱を停止させる（ステップ１１３）。
【００３６】
ステップ１１３の動作は、図４（ａ）（ｂ）に示す領域Ｂで発生する。領域Ｂでは、被加熱物２が沸騰状態（即ち相変化状態）にあるため、被加熱物２の温度および蒸発量が略一定になる。このため、鍋３の内側底面からの放熱量、および鍋３の内側底面温度が略一定となり、サーミスタ６で検出される温度もほぼ一定値となるよう温度勾配が小さくなっていく。その結果、加熱状態値Ｃが急激に増加して、時間ｔ３で基準値ＣｂａｓｅをＮｂ倍した値となり、加熱状態推論手段１１は、被加熱物２が沸騰したものと判定する。
【００３７】
以上のように、被加熱物２が沸騰状態になると、加熱状態値Ｃが急激に増加するので、加熱状態推論手段１１は、基準値Ｃｂａｓｅに基づいて被加熱物２の沸騰タイミングを確実に検出することができる。特に、被加熱物２の量が多いために温度上昇の勾配が緩やかな場合であっても、被加熱物２の沸騰時には加熱状態値Ｃは急激に増加するので、この場合にも確実に沸騰検知を行うことができる。その結果、被加熱物２が十分に加熱されずに加熱処理を終了したり、被加熱物２が加熱され過ぎたりすることがなくなり、被加熱物２の加熱量や加熱時間を正確に制御することが可能となる。
【００３８】
なお、Ｃｍａｘを新たに算出された加熱状態値Ｃと比較し、Ｃｍａｘを新しく設定し直す場合には、ノイズによる変動を除去するために、任意の値ｄｅｌＣ以上大きくなった場合（例えばｄｅｌＣ＝１０）のみＣｍａｘを更新してもよい。
また、Ｃｍａｘを基準値Ｃｂａｓｅと定めるのは、所定時間経過後としたが、必ずしも時間に限定するものではなく、サーミスタ６で検出される温度が所定温度に到達した場合、或いは所定温度差分だけサーミスタ６の検出温度が上昇した場合としてもよく、更にこれらの併用による条件を満たした場合に基準値Ｃｂａｓｅを設定してもよい。
【００３９】
さらに、基準値を領域Ａの最大値Ｃｍａｘとしたが、領域Ａの最小値Ｃｍｉｎを用いてもよい。
また、沸騰検知を基準値ＣｂａｓｅのＮｂ倍と設定したが、基準値Ｃｂａｓｅから推論される被加熱物２の量に基づいて沸騰予想時間を算出し、沸騰予想時間だけ被加熱物２を加熱してもよい。
ここで、被加熱物２の量Ｗｗは、熱容量データ記憶手段１２に記憶された被加熱物２の熱容量データＣｗと、基準値Ｃｂａｓｅとを用いて、以下の計算式（２）に基づいて算出する。
【００４０】
Ｗｗ＝Ｃｂａｓｅ／Ｃｗ×Ｍ（Ｍは定数） …（２）
【００４１】
このように、基準値Ｃｂａｓｅと熱容量データＣｗとから被加熱物２の量Ｗｗを正確に推論できるので、被加熱物２の量Ｗｗに基づいて、沸騰予想時間を正確に算出することができる。その結果、被加熱物２が十分に加熱されずに加熱処理を終了したり、被加熱物２が加熱され過ぎたりすることがなくなり、被加熱物２の加熱量や加熱時間を正確に制御することが可能となる。
【００４２】
実施の形態２．
次に、実施の形態２に係る加熱調理器を説明する。図５は、実施の形態２の加熱調理器の動作を示すフローチャートである。また、図６（ａ）は、実施の形態２の加熱調理器における被加熱物２の加熱過程を示す図である。さらに、図６（ｂ）は、実施の形態２の加熱調理器における各パラメータの温度変化を示す図である。なお、実施の形態２の構成は、図１に示す実施の形態１と同様であるので、構成を示す図およびその説明は省略する。
【００４３】
実施の形態２に係る加熱調理器は、トッププレート４がまだ高温なうちに、別の鍋３に載せ代えた場合であっても、正確に加熱状態を推論することが可能な加熱調理器に関するものである。即ち、図６（ｂ）に示すように、鍋３を沸騰させた直後のトッププレート４の温度（サーミスタ６の検出温度）はまだ高温であり、別の鍋３に載せ代えて、この鍋３を加熱する場合、鍋３内の被加熱物２の温度が上昇しても、トッププレート４の温度が被加熱物２の温度より高い間は、サーミスタ６で検出される温度は降下し続ける。このため、加熱状態値Ｃは負の値になり、その後にサーミスタ６で検出される温度が上昇を始めると、加熱状態値Ｃは正の値に転換する。
【００４４】
そして、加熱状態値Ｃが正の値に切り替わった直後に、加熱状態値Ｃは非常に大きな値を取るため、被加熱物２がまだ沸騰していない状態でも、沸騰していると見なされてしまうおそれがあった。そこで、実施の形態２に係る加熱調理器では、加熱状態推論手段１１の処理によって、上記課題の解消を図っている。
【００４５】
以下、実施の形態２に係る加熱調理器の動作を、図５および図６（ａ）（ｂ）を用いて説明する。なお、実施の形態２に係る加熱調理器の基本動作は、図３のフローチャートに示す実施の形態１の動作と同様であるため、同じ工程には同じ番号を付けて、その説明を省略する。
【００４６】
まず、使用者が調理終了後、沸騰した被加熱物２の入った鍋３をトッププレート４からテーブル等に移動させる。そして、その直後に、使用者が別の被加熱物２（低温）の入った鍋３をトッププレート４に載置する。次に、使用者が加熱調理器本体１に設置された電源スイッチ（図示せず）を押下し、加熱調理器本体１に設置された沸騰運転専用ボタン（図示せず）を押下することによって、誘導加熱コイル５が通電される。誘導加熱コイル５への通電によって、誘導加熱コイル５から高周波の磁力線が発生し、鍋３の特に底面が誘電加熱され、鍋３内の被加熱物２が加熱される（ステップ１００）。
【００４７】
次に、ステップ１０１からステップ１０７までの処理を実行し、その後に、ステップ１０７で算出された加熱状態値Ｃが正か否か、或いはＡフラグが０か否かを、加熱状態推論手段１１が判定する（ステップ１１４）。そして、加熱状態値Ｃが正で且つＡフラグが０の場合には、ステップ１０８からステップ１１３の処理に移行する。また、加熱状態値Ｃが負か又はＡフラグが１の場合には、ステップ１１５の処理に移行する。ステップ１１５では、Ａフラグに１を立てる。このため、以降の処理で加熱状態値Ｃが負から正に転換した場合でも、必ず、ステップ１１４の処理からステップ１１５の処理に移行することとなる（即ち、以降、ステップ１０８からステップ１１３の処理に移行することはない）。
【００４８】
次に、加熱状態推論手段１１は、加熱状態値ＣがＣｍｉｎより小さい値であるか否か判定する（ステップ１１６）。なお、Ｃｍｉｎの初期値は予め設定されているものとする。加熱状態値ＣがＣｍｉｎより小さい場合、加熱状態推論手段１１は、Ｃｍｉｎを現サイクルで計算された加熱状態値Ｃに更新する（ステップ１１７）。さらに、予め設定した所定の時間ｔｂａｓｅだけ経過しても、Ｃｍｉｎ値が更新されない場合（ステップ１１８）、加熱状態推論手段１１は、基準値ＣｂａｓｅにＣｍｉｎを設定する（ステップ１１９）。その後、ステップ１１３に処理を移行する。また、ステップ１１８で、所定の時間ｔｂａｓｅだけ経過していないと判定された場合、ステップ１０２に処理を戻す。
【００４９】
ステップ１１５からステップ１１９までの動作は、一般的には図６（ａ）（ｂ）に示す領域Ａ’で発生する。本実施の形態のように、トッププレート４およびサーミスタ６の周囲が十分加熱されている状態で、室温相当の被加熱物２の入った鍋３をトッププレート４に載置する場合、サーミスタ６は、加熱面である鍋３の底面とトッププレート４を介して接しているため、鍋温度の変化に対して応答遅れがあり、かつ鍋３の底面より高温の値を取る。このため、加熱開始から一定時間鍋３の底面は急速に昇温した後、徐々に緩やかに温度上昇していくが、サーミスタ６の検出温度は低下し続け、加熱状態値Ｃは負の値を取る。
【００５０】
その後、鍋３の底面が、誘導加熱コイル５の火力と被加熱物２の量に応じた一定の温度勾配で温度上昇する途上で、サーミスタ６で検出された温度も一定の温度勾配で温度上昇する方向に転じる。この負の無限大値に向かって急速に大きくなった加熱状態値Ｃが正の値の無限大値に反転した瞬間が図６（ａ）に示すｔ１である。その後、加熱状態値Ｃは正の値の範囲内で急速に小さくなり、最小値Ｃｍｉｎを取った後再び大きくなっていく。
【００５１】
そして、ステップ１１２の判定で、加熱状態値Ｃが基準値ＣｂａｓｅをＮｂ倍（例えばＮｂ＝３）した値以上になった場合、加熱状態推論手段１１は、鍋３内の被加熱物２が沸騰しているものと推論し、誘導加熱コイル５への通電を止め加熱を停止させる（ステップ１１３）。
【００５２】
ステップ１１３の動作は、図６（ａ）（ｂ）に示す領域Ｂで発生している。領域Ｂでは、被加熱物２が沸騰状態（即ち相変化状態）にあるため、被加熱物２の温度および蒸発量が略一定になる。このため、鍋３の内側底面からの放熱量、および鍋３の内側底面温度が略一定となり、サーミスタ６で検出される温度もほぼ一定値となるよう温度勾配が小さくなっていく。その結果、加熱状態値Ｃが急激に増加して、時間ｔ３で基準値ＣｂａｓｅをＮｂ倍した値となり、加熱状態推論手段１１は、被加熱物２が沸騰したものと判定する。
【００５３】
以上のように、トッププレート４が高温の状態で鍋３を加熱する場合であっても、基準値Ｃｂａｓｅを抽出することができるので、加熱状態推論手段１１は、この基準値Ｃｂａｓｅに基づいて被加熱物２の沸騰タイミングを確実に検出することができる。その結果、被加熱物２が十分に加熱されずに加熱処理を終了したり、被加熱物２が加熱され過ぎたりすることがなくなり、被加熱物２の加熱量や加熱時間を正確に制御することが可能となる。
【００５４】
なお、Ｃｍｉｎを新たに算出された加熱状態値Ｃと比較し、Ｃｍｉｎを新しく設定し直す場合には、ノイズによる変動を除去するために、任意の値ｄｅｌＣ以上小さくなった場合（例えばｄｅｌＣ＝１０）のみＣｍｉｎを更新してもよい。
また、Ｃｍｉｎを基準値Ｃｂａｓｅと定めるのは、所定時間経過後としたが、必ずしも時間に限定するものではなく、サーミスタ６で検出される温度が所定温度に到達した場合、或いは所定温度差分だけサーミスタ６の検出温度が上昇した場合としてもよく、更にこれらの併用による条件を満たした場合に基準値Ｃｂａｓｅを設定してもよい。
さらに、沸騰検知を基準値ＣｂａｓｅのＮｂ倍と設定したが、基準値Ｃｂａｓｅから推論される被加熱物２の量に基づいて沸騰予想時間を算出し、沸騰予想時間だけ被加熱物２を加熱してもよい。
【００５５】
実施の形態３．
次に、実施の形態３に係る加熱調理器を説明する。図７は、実施の形態３の加熱調理器の動作を示すフローチャートである。また、図８（ａ）は、実施の形態３の加熱調理器における被加熱物２の加熱過程を示す図である。さらに、図８（ｂ）は、実施の形態３の加熱調理器における各パラメータの温度変化を示す図である。なお、実施の形態３の構成は、図１に示す実施の形態１と同様であるので、構成を示す図およびその説明は省略する。
【００５６】
実施の形態３に係る加熱調理器は、被加熱物２を一度沸騰させて加熱を停止した後に再度沸騰させた場合であっても、正確に加熱状態を推論することが可能な加熱調理器に関するものである。即ち、図８（ｂ）に示すように、被加熱物２を一度沸騰させて加熱を停止した後には、被加熱物２の温度もトッププレート４の温度（サーミスタ６の検出温度）も高温であるため、サーミスタ６で検出される温度は殆ど変化しない。その結果、サーミスタ６の温度勾配が殆ど一定値以下となるため、まだ沸騰していない状態でも沸騰していると見なされてしまうおそれがあった。そこで、実施の形態３に係る加熱調理器では、加熱状態推論手段１１の処理によって、上記課題の解消を図っている。
【００５７】
以下、実施の形態３に係る加熱調理器の動作を、図７および図８（ａ）（ｂ）を用いて説明する。なお、実施の形態３に係る加熱調理器の基本動作は、図５のフローチャートに示す実施の形態２の動作と同様であるため、同じ工程には同じ番号を付けて、その説明を省略する。
【００５８】
まず、使用者が水や油等の被加熱物２が入った鍋３をトッププレート４上に載置して、加熱調理器本体１に設置された沸騰運転専用ボタン（図示せず）を押下することによって、本実施の形態の動作が実行され、ステップ１００からステップ１１３までの処理を行う。図８（ａ）に示すように、これらの処理によって時間ｔ３で沸騰が検知され、被加熱物２の加熱が停止される。また、基準値Ｃｂａｓｅは基準値記憶手段１３に記憶される。
【００５９】
次に、例えば一旦沸騰検知し火力を停止した後の時間ｔ４（例えば最初の加熱停止から１分経過後）に加熱を再開すると、ステップ１０２から処理が実行され、ステップ１２０では、基準値Ｃｂａｓｅ更新までの時間ｔｉｍｅｒ＿ｍｉｎが経過したか否かの判定を加熱状態推論手段１１が行う。そして、時間ｔｉｍｅｒ＿ｍｉｎが経過した場合には、ステップ１０３の処理を飛ばして、ステップ１０４に進む。なお、本動作に入った後は、常にステップ１０３の処理を飛ばすため、Ｃフラグに１を立てておく（ステップ１２１）。次に、ステップ１０４からステップ１０７の処理を行った後に、以下の条件Ｂを満たすか否かの判定を加熱状態推論手段１１が行う（ステップ１２２）。
【００６０】
ここで、条件Ｂは、Ｃフラグに１が立っている場合、およびＡｂｓ（Ｃ）＞Ｃｂｏｉｌの場合、およびＴｅｍｐ＿ｍ＞Ｔｅｍｐ＿ｂｏｉｌの場合、又はＤフラグに１が立っている場合である。
【００６１】
ステップ１２２の判定処理で、Ｔｅｍｐ＿ｍが所定の設定値Ｔｅｍｐ＿ｂｏｉｌ（例えば９０℃）以上であり、かつ加熱状態値Ｃの絶対値が所定の設定値Ｃｂｏｉｌ（例えば基準値Ｃｂａｓｅ×Ｎｂ）以上である場合、加熱状態推論手段１１は、Ｄフラグに１を立てる（ステップ１２３）と共に、基準値Ｃｂａｓｅを前回沸騰検知時に設定した基準値Ｃｂａｓｅ＿ｏｌｄとする（ステップ１２４）。次に、加熱状態推論手段１１は、以下の計算式（３）に基づいて、基準値Ｃｂａｓｅと前回の沸騰検知時からの経過時間Δｔｃｏｕｎｔとを用いて、被加熱物２の現在の温度Ｔｎを算出する（ステップ１２５）。また、加熱状態推論手段１１は、計算式（４）を用いて被加熱物２が沸騰までの時間Δｔｂｏｉｌを算出する（ステップ１２６）。なお、式（３）のＫ値は予め実験などにより得られた放熱量（単位：Ｗ）である。
【００６２】
Ｔｎ＝１００−Ｋ・Δｔｃｏｕｎｔ／Ｃｂａｓｅ …（３）
【００６３】
Δｔｂｏｉｌ＝Ｃｂａｓｅ（１００−Ｔｎ）／Ｑ …（４）
【００６４】
次に、加熱状態推論手段１１は、加熱開始からの積算時間Δｔを計算し（ステップ１２７）、この積算時間Δｔが時間Δｔｂｏｉｌ以上の場合には（ステップ１２８）、被加熱物２が沸騰したものとみなして、加熱状態推論手段１１は、誘導加熱コイル５への通電を止めて加熱を停止させる（ステップ１２９）。
【００６５】
以上のように、被加熱物２を一度沸騰させた後に加熱を停止させ、再度被加熱物２を沸騰させた場合であっても、加熱状態推論手段１１は、被加熱物２が沸騰までの時間Δｔｂｏｉｌに基づいて、被加熱物２の加熱状態を正確に推論できるので、被加熱物２の沸騰タイミングを確実に検出することが可能となる。その結果、被加熱物２が十分に加熱されずに加熱処理を終了したり、被加熱物２が加熱され過ぎたりすることがなくなり、被加熱物２の加熱量や加熱時間を正確に制御することが可能となる。
【００６６】
なお、基準値記憶手段１３に記憶された基準値Ｃｂａｓｅの更新は、所定時間経過後としたが、必ずしも時間に限定するものではなく、サーミスタ６で検出される温度が所定温度に到達した場合、または所定温度差分だけサーミスタ６の検出温度が降下した場合としてもよく、さらにこれらの併用による条件を満たした場合に更新してもよい。
【００６７】
また、放熱量Ｋは一定値としてもよいが、所定の演算式を用いた処理を制御装置７で行い、周囲温度に合わせて放熱量Ｋが可変になるようにしてもよい。また、所定の演算式の代わりに、周囲温度とＫとの対応表を用いてもよい。この場合の周囲温度は、例えば最初の加熱時の計測開始直後の温度としてもよい。
【００６８】
実施の形態４．
次に、実施の形態４に係る加熱調理器を説明する。図９，１０は、実施の形態４の加熱調理器の動作を示すフローチャートである。また、図１１（ａ）は、実施の形態４の加熱調理器における被加熱物２の加熱過程を示す図である。さらに、図１１（ｂ）は、実施の形態４の加熱調理器における各パラメータの温度変化を示す図である。なお、実施の形態４の構成は、図１に示す実施の形態１と同様であるので、構成を示す図およびその説明は省略する。
【００６９】
実施の形態４に係る加熱調理器は、加熱途中で利用者が低温の被加熱物２を追加して被加熱物２の量を増やした場合であっても、正確に加熱状態を推論することが可能な加熱調理器に関するものである。即ち、図１１（ｂ）に示すように、加熱途中で利用者が低温の被加熱物を追加して被加熱物２の量を増やした場合、被加熱物２の温度上昇速度は低下し、トッププレート４の温度（サーミスタ６の検出温度）の上昇は抑止される。このため、トッププレート４の温度勾配が一定値以下になるため、まだ沸騰していない状態でも沸騰していると見なされてしまうおそれがあった。そこで、実施の形態４に係る加熱調理器では、加熱状態推論手段１１の処理によって、上記課題の解消を図っている。
【００７０】
以下、実施の形態４に係る加熱調理器の動作を、図９，１０および図１１（ａ）（ｂ）を用いて説明する。なお、実施の形態４に係る加熱調理器の基本動作は、図３のフローチャートに示す実施の形態１の動作と同様であるため、同じ工程には同じ番号を付けて、その説明を省略する。
【００７１】
まず、使用者が水や油等の被加熱物２が入った鍋３をトッププレート４上に載置して、加熱調理器本体１に設置された沸騰運転専用ボタン（図示せず）を押下することによって、本実施の形態の動作が実行され、ステップ１００からステップ１１０までの処理を行う。ステップ１１０の処理終了後、ステップ１３３に進むが、Ｅフラグには１が立っていないため、ステップ１１１の処理に移行する。
【００７２】
ステップ１１１で基準値Ｃｂａｓｅを定めた後、加熱状態推論手段１１は、沸騰までの時間を推論・算出し、また、この時点からの時間Δｔの積算を行う（ステップ１３０）。このときの基準値Ｃｂａｓｅは、図１１（ａ）に示す基準値Ｃｂａｓｅ（１）である。次に、加熱状態推論手段１１は、加熱状態値Ｃが基準値ＣｂａｓｅをＮｂ倍（例えばＮｂ＝３）した値以上か否かを判定し（ステップ１１２）、加熱状態値Ｃが基準値ＣｂａｓｅをＮｂ倍した値以上の場合には、ΔｔがΔｔｂｏｉｌ以上であるか否かを判定する（ステップ１３１）。
【００７３】
ステップ１３１の判定でΔｔがΔｔｂｏｉｌ以上の場合には、加熱状態推論手段１１は、被加熱物２が沸騰したものと推論する。また、ステップ１３１の判定でΔｔがΔｔｂｏｉｌ未満であった場合には、加熱状態推論手段１１は、例えば市水温度相当の被加熱物２が鍋３に追加されたものと判断する。この判断によって、加熱状態推論手段１１は、基準値Ｃｂａｓｅを再設定する動作に入ることを示すＥフラグに１を立てると共に、基準値Ｃｂａｓｅが定まったことを示すＢフラグを０にする（ステップ１３２）。そして、ステップ１１２で加熱状態値Ｃが基準値ＣｂａｓｅをＮｂ倍した値未満と判定した場合、およびステップ１３２の処理が終了した場合に、ステップ１０２に処理を戻す。
【００７４】
再び、ステップ１０２からステップ１３３までの処理を行い、ステップ１３３では、Ｅフラグに１が立っているのでステップ１３４に分岐する。そして、加熱状態推論手段１１は、ＣｍａｘにＣｍｉｎを設定して（ステップ１３４）、加熱状態値ＣがＣｍｉｎより小さい値であるか否か判定する（ステップ１３５）。なお、Ｃｍｉｎの初期値は予め設定されているものとする。加熱状態値ＣがＣｍｉｎより小さい場合には、加熱状態推論手段１１は、Ｃｍｉｎを現サイクルで計算された加熱状態値Ｃに更新する（ステップ１３６）。さらに、予め設定した所定の時間ｔｂａｓｅだけ経過しても、Ｃｍｉｎが更新されない場合（ステップ１３７）、加熱状態推論手段１１は、加熱状態推論手段１１は、基準値ＣｂａｓｅにＣｍｉｎを設定する（ステップ１３８）。その後、ステップ１３０に処理を移行する。
【００７５】
なお、ステップ１３８で設定された基準値Ｃｂａｓｅは、図１１（ａ）の基準値Ｃｂａｓｅ（２）である。その後、加熱状態推論手段１１は、沸騰までの時間を推論・算出し、また、この時点からの時間Δｔの積算を行う（ステップ１３０）。そして、ステップ１１２で加熱状態値Ｃが基準値ＣｂａｓｅをＮｂ倍（例えばＮｂ＝３）した値以上になったと判定し、且つ、ステップ１３１でΔｔがΔｔｂｏｉｌ以上であると判定した場合には、加熱状態推論手段１１は、被加熱物２が沸騰したものと推論する。
【００７６】
以上のように、加熱途中で利用者が低温の被加熱物２を追加して被加熱物２の量を増やした場合であっても、加熱状態推論手段１１が基準値Ｃｂａｓｅを再設定することにより、被加熱物２の加熱状態を正確に推論できるので、被加熱物２の沸騰タイミングを確実に検出することが可能となる。その結果、被加熱物２が十分に加熱されずに加熱処理を終了したり、被加熱物２が加熱され過ぎたりすることがなくなり、被加熱物２の加熱量や加熱時間を正確に制御することが可能となる。
【００７７】
なお、ＣｍａｘまたはＣｍｉｎと、新たに算出された加熱状態値Ｃとを比較して、ＣｍａｘまたはＣｍｉｎを新しく設定し直す場合、ノイズによる変動を除去するために、任意の値ｄｅｌＣ以上大きくなった場合のみＣｍａｘを更新してもよく、任意の値ｄｅｌＣより小さくなった場合のみＣｍｉｎを更新してもよい。
また、ＣｍａｘまたはＣｍｉｎを基準値Ｃｂａｓｅと定めるのは、所定時間経過後としたが、必ずしも時間に限定するものではなく、サーミスタ６で検出される温度が所定温度に到達した場合、或いは所定温度差分だけサーミスタ６の検出温度が上昇した場合としてもよく、更にこれらの併用による条件を満たした場合に基準値Ｃｂａｓｅを設定してもよい。
【００７８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内において、例えば以下のように変更することも可能である。
（１）各実施の形態では、判定開始タイミングを経過時間により設定していたが、これに限定されるものではなく、サーミスタ６で検出される温度が所定温度に到達した場合、または所定温度差分だけサーミスタ６の検出温度が変化した場合としてもよく、更にこれらの併用による条件を満たした場合としてもよい。
【００７９】
（２）各実施の形態では、温度差Ｔｓａ（平均温度Ｔｅｍｐ＿ｍと１サイクル前の平均温度Ｔｅｍｐ＿ｍ＿ｏとの温度差）が０の場合、加熱状態値Ｃは無限としたが、これに限定されるものではなく所定の温度差Ｔｓａ以下で加熱状態値Ｃは制御装置７の取り得る最大値、例えば１００００００としてもよい。
【００８０】
（３）各実施の形態では、倍数Ｎｂを３としたが、これに限定されるものではなく、また、基準値ＣｂａｓｅによりＮｂを定めるように、基準値ＣｂａｓｅからＮｂを算出する演算式を制御装置７が内蔵していてもよく、基準値ＣｂａｓｅとＮｂとの対応表を制御装置７が内蔵していてもよい。
【００８１】
（４）各実施の形態では、温度差Ｔｓａは平均時間Ｓｔｉｍｅ毎に算出したが、この方法に限定されるものではなく、Ｓｔｉｍｅより短い時間、例えば１ｓｅｃづつスライドさせて温度差Ｔｓａを算出してもよい。
【００８２】
（５）火力Ｑが一定値である場合、温度差Ｔｓａを逆数にせず、温度差ＴｓａにＮｂ値の逆数をかけて加熱状態値Ｃを計算してもよい。
【００８３】
（６）各実施の形態では、沸騰検知後、誘導加熱コイル５をすぐ停止するものとしたが、これに限定されるものではなく、所定の火力で所定の時間運転してから停止してもよい。このとき、所定の火力および時間は予め制御装置７に設定してあってもよく、また、基準値Ｃｂａｓｅにより推論した被加熱物の量に応じて設定してもよい。
【００８４】
（７）基準値Ｃｂａｓｅが定まった後に加熱量を変えた場合には、制御装置７に入力される変更後の加熱量から再度基準値Ｃｂａｓｅを設定してもよい。
【００８５】
（８）被加熱物２は水や油以外にも、他の液体や、これらの液体と固形物の混合物であってもよい。
【００８６】
（９）各実施の形態では、加熱手段の一例として誘導加熱コイル５を用いて説明したが、加熱手段は誘導加熱コイル５に限定されず、ガスやヒータなどでもよい。
【００８７】
（１０）各実施の形態では、一対の誘導加熱コイル５の間にサーミスタ６を配置したが（図１参照）、これに限定されるものではなく、誘導加熱コイル５の上にあってもよい。
【００８８】
（１１）各実施の形態では、サーミスタ６は一つだけ設置されているが（図１参照）、これに限定されるものではなく、複数個設置されていてもよい。
【００８９】
（１２）沸騰検知した場合に、音や光を用いて、利用者に通知してもよい。
【００９０】
【発明の効果】
本発明に係る加熱装置および沸騰検知方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
即ち、被加熱物が沸騰状態になると、加熱状態値が急激に増加するので、加熱状態推論手段は、加熱状態値に基づいて被加熱物の沸騰タイミングを確実に検出することができる。特に、被加熱物の量が多いために温度上昇の勾配が緩やかな場合であっても、被加熱物の沸騰時には加熱状態値は急激に増加するので、この場合にも確実に沸騰検知を行うことができる。その結果、被加熱物が十分に加熱されずに加熱処理を終了したり、被加熱物が加熱され過ぎたりすることがなくなり、被加熱物の加熱量や加熱時間を正確に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る加熱装置の一例である加熱調理器の構成を示す正面図である。
【図２】制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１の加熱調理器の動作を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）は、実施の形態１の加熱調理器における被加熱物の加熱過程を示す図である。（ｂ）は、実施の形態１の加熱調理器における各パラメータ温度変化を示す図である。
【図５】実施の形態２の加熱調理器の動作を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）は、実施の形態２の加熱調理器における被加熱物の加熱過程を示す図である。（ｂ）は、実施の形態２の加熱調理器における各パラメータ温度変化を示す図である。
【図７】実施の形態３の加熱調理器の動作を示すフローチャートである。
【図８】（ａ）は、実施の形態３の加熱調理器における被加熱物の加熱過程を示す図である。（ｂ）は、実施の形態３の加熱調理器における各パラメータ温度変化を示す図である。
【図９】実施の形態４の加熱調理器の動作を示すフローチャート（前半）である。
【図１０】実施の形態４の加熱調理器の動作を示すフローチャート（後半）である。
【図１１】（ａ）は、実施の形態４の加熱調理器における被加熱物の加熱過程を示す図である。（ｂ）は、実施の形態４の加熱調理器における各パラメータ温度変化を示す図である。
【図１２】従来の加熱装置の構成を示す正面図である。
【符号の説明】
１…加熱調理器本体、２…被加熱物、３…鍋、４…トッププレート、５…誘導加熱コイル（加熱手段）、６…サーミスタ（温度測定手段）、７…制御装置、８…筐体、９…タイマ（計時手段）、１０…演算手段、１１…加熱状態推論手段、１２…熱容量データ記憶手段、１３…基準値記憶手段。
Claims (14)
- 被加熱物を加熱する加熱手段と、
被加熱物の温度を間接的に測定する温度測定出手段と、
前記加熱手段による被加熱物の加熱時間を計測する計時手段と、
前記温度測定手段で測定した温度と前記計時手段で計測した加熱時間とに基づいて、単位時間の温度変化量を分母とする加熱状態値を算出する演算手段と、
前記演算手段で算出した加熱状態値に基づいて、被加熱物の加熱状態を推論する加熱状態推論手段とを備えることを特徴とする加熱装置。 - 被加熱物を加熱する加熱手段と、
被加熱物の温度を間接的に測定する温度測定手段と、
前記加熱手段による被加熱物の加熱時間を計測する計時手段と、
前記温度測定手段で測定した温度と前記計時手段で計測した加熱時間と前記加熱手段の火力とに基づいて、単位時間の温度変化量を分母とし、単位時間の火力量を分子とする加熱状態値を算出する演算手段と、
前記演算手段で算出した加熱状態値に基づいて、被加熱物の加熱状態を推論する加熱状態推論手段とを備えることを特徴とする加熱装置。 - 被加熱物の熱容量データが記憶された熱容量データ記憶手段を更に備え、
前記加熱状態推論手段は、前記加熱状態値の時間変化が少ない安定領域における状態値を基準値とし、この基準値と前記熱容量データ記憶手段から読み出した熱容量データとに基づいて、被加熱物の量を推論することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の加熱装置。 - 前記加熱状態推論手段は、前記加熱状態値の時間変化が少ない安定領域における状態値を基準値とすると共に、この基準値に基づいて沸騰予測値を設定し、前記加熱状態値が前記沸騰予測値に到達した時点で被加熱物が沸騰したと判定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の加熱装置。
- 前記沸騰予測値は、前記基準値に所定の実数を乗じた値であることを特徴とする請求項４記載の加熱装置。
- 前記基準値は、前記安定領域における前記加熱状態値の最大値であることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項記載の加熱装置。
- 前記基準値は、前記安定領域における前記加熱状態値の最小値であることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項記載の加熱装置。
- 前記基準値は、前記計時手段で計測した加熱時間が所定の時間になったときの前記加熱状態値であることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項記載の加熱装置。
- 前記基準値は、前記温度測定手段で間接的に測定した温度が所定の温度になったときの前記加熱状態値であることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項記載の加熱装置。
- 前記加熱状態推論手段は、前記加熱状態値が負から正に転換した後の最小値を基準値とすると共に、この基準値に基づいて沸騰予測値を設定し、前記加熱状態値が前記沸騰予測値に到達した時点で被加熱物が沸騰したと判定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の加熱装置。
- 被加熱物の熱容量データが記憶された熱容量データ記憶手段を更に備え、
前記加熱状態推論手段は、前記加熱状態値の時間変化が少ない安定領域における状態値を基準値とし、この基準値と前記熱容量データ記憶手段から読み出した熱容量データとに基づいて被加熱物の量を推論すると共に、
前記加熱手段が一旦停止された後に再加熱された場合には、前記加熱状態推論手段は、前記加熱手段の停止時間と被加熱物の量とから沸騰予測時間を算出し、この沸騰予測時間に到達した時点で被加熱物が沸騰したと判定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の加熱装置。 - 前記加熱状態推論手段は、前記加熱状態値が前記沸騰予測値に到達した時点が、前記計時手段で計測した加熱時間と前記加熱手段の火力とに基づいて算出した沸騰予測時間より短い場合に、前記基準値を再設定することを特徴とする請求項４項記載の加熱装置。
- 被加熱物の測定温度と被加熱物の加熱時間とに基づいて、単位時間の温度変化量を分母とする加熱状態値を算出し、この加熱状態値の時間変化が少ない安定領域における状態値を基準値とすると共に、この基準値に基づいて沸騰予測値を設定し、前記加熱状態値が前記沸騰予測値に到達した時点で被加熱物が沸騰したと判定することを特徴とする沸騰検知方法。
- 被加熱物の測定温度と被加熱物の加熱時間と被加熱物を加熱する火力とに基づいて、単位時間の温度変化量を分母とする加熱状態値を算出し、この加熱状態値の時間変化が少ない安定領域における状態値を基準値とすると共に、この基準値に基づいて沸騰予測値を設定し、前記加熱状態値が前記沸騰予測値に到達した時点で被加熱物が沸騰したと判定することを特徴とする沸騰検知方法。
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