JP2019010133A - 水位検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】調理溶液の沸騰状態および粘度を推定することができる水位検知装置を提供する。【解決手段】調理溶液４の入った加熱容器１を、誘導加熱手段１１で加熱することで、調理溶液の温度が上昇して、沸騰に至る。沸騰すると加熱容器１の底で発生した沸騰泡１５が調理溶液４の表面に浮かんでくる。この沸騰泡１５で、超音波センサ２０の超音波発信波７が反射する際に、乱反射して、超音波反射波８１のように検知距離が大幅に伸びて、水位が瞬間的に下降したように検知される。加熱容器１の底部の温度を検知する底温度検知手段１３が、沸騰開始温度を検知してから、沸騰検知手段２６が沸騰を検知するまでの時間差から、調理溶液４の粘度を推定することができる水位検知装置３を提供する。【選択図】図２

Description

本発明は溶液の液面高さを検知することで、溶液の沸騰状態と、溶液の粘度を検知することが出来る水位検知装置に関するものである。

調理機器において、水位検知装置を使用した調理溶液の沸騰検知は、最適加熱や省エネの観点から、重要な機能である。この沸騰検知に関する従来の技術について、図１０、図１１をそれぞれ参照しながら以下に説明する。

図１０は、特許文献１に記載された従来の超音波センサを用いて沸騰検知を行う電気湯沸かし器を示す側断面略図である。図１０に示すように、超音波センサ２０が加熱容器である水タンク５０の底面に設けられている。水タンク５０の底面には、水タンク５０に収納された被加熱物である水５３を加熱する誘導加熱手段１１が設けられている。超音波センサ２０から超音波の発信波５１を送信し、水タンク５０に収納された水面で反射して超音波の反射波５２として超音波センサ２０で受信する。誘導加熱手段１１によって水タンク５０に収納された水５３が加熱され、水５３の沸騰時に発生する沸騰泡によって超音波が乱反射する。超音波が乱反射することによって、超音波センサ２０が超音波の反射波５２を検出しなくなることで、水タンク５０に収納された水５３の沸騰状態を検知する。

図１１は、特許文献２に記載された従来の超音波センサを用いて沸騰検知を行う誘導加熱機器を示す側断面略図である。図１１に示すように、超音波センサ２０が加熱容器である鍋５０を載置したトッププレート１２の下に設けられている。トッププレート１２の下には、鍋５０に収納された被加熱物である溶液５３を加熱する誘導加熱手段１１が設けられている。超音波センサ２０から発信された超音波の発信波５１は、トッププレート１２、鍋５０を介して、溶液５３に伝わり、溶液５３の水面で反射した超音波の反射波５２が、今度は溶液５３から鍋５０、トッププレート１２を伝わって、超音波センサ２０に戻る。誘導加熱手段１１によって鍋５０に収納された溶液５３が加熱される。超音波の反射波５２が、溶液５３の温度に応じて溶液５３内に発生する泡に乱反射することによる、超音波の反射率を判定することで、沸騰を検知する。

これら従来技術によって、被加熱物である溶液の沸騰を検知することができる調理機器が提案されている。

特開平３−１１２５２１号公報 特開２００５−０５０７１３号公報

しかしながら、前記従来の構成では、沸騰したか否かの２値が検出されるものであり、被加熱物の沸騰状態を検知することはできなかった。また、特に、特許文献２に記載の従来の構成では、トッププレート１２は物性を固定して、製造上のバラつきを管理することができたとしても、載置される加熱容器である鍋５０は、ユーザーによって違った性状のものが選ばれ、その載置状態も、誘導加熱手段１１との位置関係や、異物かみこみによる高さの違いといった、バラつきを含み、超音波の反射波５２を、安定して受信するのは難しく、沸騰状態を細かく制御する、煮物などの火力制御に応用することが難しい、という
課題があった。さらに、被加熱物がカレーのような粘性の高いものは、沸騰（泡）を検知するまで加熱すると、対流が乏しいため、直接加熱されている加熱容器である鍋５０の底部分の温度のみが上昇して、結果として被加熱物であるカレーが焦げ付いてしまう、という課題があった。

つまりは、調理を考えた場合には、沸騰検知のみならず、被加熱物である調理溶液の粘性を検知する必要がある、という課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、加熱容器の性状や載置状態に左右されることなく、調理溶液の沸騰状態を検知するとともに、調理溶液の粘度を推定することができる水位検知装置を提供することを目的とする。

本発明の発明者らは、前記従来の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、以下のことを見出した。

すなわち、加熱容器内の調理溶液上方に配置した超音波センサによって、超音波の伝搬媒質を空気として、調理溶液の水位を検知することによって、沸騰の泡が、調理溶液の表面に現れた際には、乱反射によって、反射波の経路が伸びることによって、見かけの検出距離が瞬間的、かつ断続的に長くなり、この検出距離の伸長は、沸騰泡が調理溶液の表面に現れて初めて検出され、沸騰泡の出現頻度、すなわち、沸騰の強さに比例した頻度で検出されることを見出した。

また、加熱容器の底部分の温度が、所定の温度、例えば９５℃に達してから、所定時間後に沸騰泡が調理溶液の表面に検知されるが、調理溶液の粘度が高い場合には、この所定時間が長くなり、所定時間の長さは、火力、水位が一定の場合には、調理溶液の粘度の増加に比例していることを見出した。そして、これらの知見によって本発明に想到した。

前記従来の課題を解決するために、本発明の水位検知装置は、加熱容器内の調理溶液上方に配置した超音波センサによって得られた調理溶液の沸騰状態と、底温度検知手段によって得られた加熱容器の底温度とにより、調理溶液の粘度を推定する構成とした。

これによって、本発明の水位検知装置は、被加熱容器の性状や、載置状態に左右されることなく、調理溶液の沸騰状態と、粘度を検知することができるものである。

本発明の水位検知装置は、調理溶液の沸騰状態を検知するとともに、粘度を推定することができることで、例えば、カレーやシチューといった、粘度の高い調理溶液を加熱する場合に、焦げ付かないように加熱調理機の火力を自動で調節する、といったように、実際の調理溶液の粘度に応じて、加熱機器が加熱手段の火力自動調整をすることで、失敗せずに、よりおいしい煮込み調理を、簡単、便利に実施することができる水位検知装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１における水位検知装置付き加熱容器の側断面図 本発明の実施の形態１における水位検知装置及び誘導加熱機器の構成を示すブロック構成図 本発明の実施の形態１における沸騰泡による超音波反射波の乱反射の例を示す水位検知装置付き加熱容器の側断面図 本発明の実施の形態１における沸騰の波による超音波反射波の乱反射の例を示す水位検知装置付き加熱容器の側断面図 本発明の実施の形態１における水位検知装置の水位データを示す概略図 本発明の実施の形態１における水位検知装置の低粘度の調理溶液を火力中で加熱した場合の容器底温度と水位データと火力の関係を示す特性図 本発明の実施の形態１における水位検知装置の高粘度の調理溶液を火力中で加熱した場合の容器底温度と水位データと火力の関係を示す特性図 本発明の実施の形態１における水位検知装置の高粘度の調理溶液を火力弱で加熱した場合の容器底温度と水位データと火力の関係を示す特性図 本発明の実施の形態１における水位検知装置の高粘度の調理溶液を粘度推定しながら火力を自動調整した場合の容器底温度と水位データと火力の関係を示す特性図 従来の沸騰検知を実施するための電気湯沸かし器の構成を示す側断面図 従来の沸騰検知を実施するための誘導加熱装置の構成を示す側断面図

第１の発明は、
加熱手段によって加熱される調理溶液を収納する加熱容器の上方に配され前記調理溶液の液面に対して超音波を発信する発信手段と、
前記調理溶液で反射された超音波を受信する受信手段と、を有する超音波センサと、
前記超音波センサによって検知される前記調理溶液の液面までの距離の変化によって、前記調理溶液の沸騰状態を検知する沸騰検知手段と、
前記加熱容器の底温度を検知する底温度検知手段と、
前記底面温度検知手段と前記沸騰検知手段の出力情報から、前記調理溶液の粘度を推定する粘度推定手段を備える構成とした。

これによって、加熱容器の性状や、載置状態に左右されることなく、調理溶液の沸騰状態を検知することができ、さらに粘度推定ができることから、例えば、カレーやシチューといった、粘度の高い調理溶液を加熱する場合に、焦げ付かないように加熱調理機火力を自動で調節する、といったように、実際の調理溶液の粘度に応じて、加熱機器が加熱手段の火力自動調整をすることで、煮込み調理を、失敗せずに、簡単、便利に、よりおいしく仕上げることができる、水位検知装置を提供することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、
前記粘度推定手段は、
前記底面温度検知手段によって所定の沸騰開始温度が検知されてから、前記沸騰検知手段によって沸騰が検知されるまでの時間差から、前記調理溶液の粘度を推定する構成とした。

これによって、加熱容器の性状や、載置状態に左右されることなく、調理溶液の沸騰状態を検知することができ、さらに粘度推定ができることから、調理溶液の沸騰開始タイミングを検知することができることで、例えば、カレーやシチューといった、粘度の高い調理溶液を加熱する場合に、焦げ付かないように加熱調理機火力を自動で調節する、といったように、実際の調理溶液の粘度に応じて、加熱機器が加熱手段の火力自動調整をすることで、煮込み調理を、失敗せずに、簡単、便利に、よりおいしく仕上げることができる、水位検知装置を提供することができる。

第３の発明は、特に、第２の発明において、
前記粘度推定手段は、
前記時間差が、所定の閾値を超える場合に、前記調理溶液の粘度が高いと検知する構成とした。

これによって、加熱容器の性状や、載置状態に左右されることなく、調理溶液の沸騰状態を検知することができ、さらに粘度推定ができることから、調理溶液の沸騰開始タイミングを検知することができることで、例えば、カレーやシチューといった、粘度の高い調理溶液を加熱する場合に、焦げ付かないように加熱調理機火力を自動で調節する、といったように、実際の調理溶液の粘度に応じて、加熱機器が加熱手段の火力自動調整をすることで、煮込み調理を、失敗せずに、簡単、便利に、よりおいしく仕上げることができる、水位検知装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における水位検知装置付き加熱容器の側断面図、図２は、本発明の第１の実施の形態における水位検知装置及び誘導加熱機器の構成を示すブロック構成図を示すものである。

図１、図２において、誘導加熱可能な有底筒形状の加熱容器１には調理溶液４を収納しており、加熱容器１の上面を覆う蓋２には、調理溶液４の略水平面に対向するように、水位検知装置３が配置されている。水位検知装置３は、加熱容器１の上方に配されている。加熱容器１の側壁の外側上部には、使用者が把手可能な容器把手６が取付けられている。蓋２の中央部には、使用者が把手可能な蓋把手５が取付けられている。

水位検知装置３は蓋２に配置した構成としているが、この限りではなく、特に、図示はしないが、容器把手６と一体に構成する、またはアドオン型で、加熱容器１の形状によらず、後付けで取り付け可能とするなど、蓋２がなくても使用できる構成も考えられる。

また、加熱容器１は誘導加熱機器１０の誘導加熱手段１１によって誘導加熱されるように、誘導加熱機器１０の上部に配置されたトッププレート１２上に載置されている。誘導加熱機器１０の誘導加熱手段１１は加熱コイルで構成されている。誘導加熱手段１１は加熱制御手段２５によって加熱火力などの制御が行われる。加熱制御手段２５はインバータ等（図示せず）により構成されている。

加熱制御手段２５を構成するインバータから誘導加熱手段１１を構成する加熱コイルに高周波電流を供給すると、加熱コイルに高周波磁束が発生する。この高周波磁束が加熱コイルの上方に載置されている加熱容器１と交叉することにより、加熱容器１には高周波磁束の磁束密度に応じた渦電流が誘起される。加熱容器１は、この渦電流によるジュール熱により発熱し、加熱容器１に収納されている調理溶液４が加熱される。

トッププレート１２の下方には、誘導加熱手段１１と底温度検知手段１３が配置されている。底温度検知手段１３は、トッププレート１２を介して加熱容器１の底温度を検知する構成である。

底温度検知手段１３は、誘導加熱機器１０内に設けられ、感熱素子、赤外線センサ等で構成される。例えば、赤外線センサで構成した場合には、加熱容器１の底面から放射される赤外線をトッププレート１２越しに検知して加熱容器１の底温度を検知する。加熱制御手段２５は、底温度検知手段１３である赤外線センサの検知結果に応じて誘導加熱手段１１への電力供給を制御する。

そして、水位検知装置３は、加熱容器１に収納された調理溶液４の液面に対して超音波発信波７を発信する発信手段２１と、調理溶液４の液面で反射された超音波反射波８を受
信する受信手段２２で構成される超音波センサ２０を有している。さらに、水位検知装置３は、超音波センサ２０の発信手段２１から超音波発信波７が発信されてから受信手段２２が超音波反射波８を受信するまでの所要時間を測定する計時手段２３と、計時手段２３によって計測した所要時間から、超音波センサ２０と調理溶液４の液面との距離を演算する距離演算手段２４を有している。また、水位検知装置３は、距離演算手段２４によって演算される超音波センサ２０と調理溶液４の液面との距離に基づく調理溶液４の水位情報から、調理溶液４の沸騰状態を検知する沸騰検知手段２６を有している。発信手段２１は、加熱容器１の上方に、調理溶液４の液面の略水平面に対向するように配置されている。

また、水位検知装置３は、底温度検知手段１３と沸騰検知手段２６の出力情報から、調理溶液４の粘度を推定する粘度推定手段２７を備えている。

粘度推定手段２７は、底温度検知手段１３によって、所定の沸騰開始温度（たとえば９５℃）が検知されてから、沸騰検知手段２６によって調理溶液４が実際に沸騰を検知するまでの時間差などの情報から、調理溶液４の粘度を推定する。

さらに、水位検知装置３には水位検知装置側通信手段３０が設けられ、誘導加熱機器１０には加熱機器側通信手段３１を設けられている。水位検知装置側通信手段３０と加熱機器側通信手段３１との間では無線もしくは有線による、一方向または双方向に水位検知装置３と誘導加熱機器１０の夫々に関する情報伝達が可能となっている。伝達される情報は、例えば、距離演算手段２４によって演算される超音波センサ２０と調理溶液４の液面との距離に基づく調理溶液４の水位情報と、沸騰検知手段２６によって検知された調理溶液４の沸騰状態である。

ここで、以上の説明と図２では、計時手段２３、距離演算手段２４、沸騰検知手段２６、粘度推定手段２７は、水位検知装置３に含まれるように表現してあるが、上記の内一つ、もしくは複数の機能が誘導加熱機器１０側に構成されていても良く、その場合には、通信手段により伝達される内容も、構成に合わせて変わってくる。

また、以上の説明と図２では、底温度検知手段１３は、誘導加熱機器１０に含まれる構成としたが、水位検知装置３に含まれる構成としても良く、その場合には、通信手段により伝達される内容も、構成に合わせて変わってくる。

以上のように構成された水位検知装置、加熱容器および誘導加熱機器について、以下にその動作、作用を説明する。

超音波センサ２０の発信手段２１から、調理溶液４に向けて超音波を発信する際に、計時手段２３によって、発信時刻が記憶される。

発信された超音波は空気中を伝わり、調理溶液４と空気の境界面（水面）で反射して、超音波センサ２０に戻って、受信手段２２によって受信される。このときの受信強度が、所定値を超えた時点が、計時手段２３によって、反射波受信時刻として記憶される。

超音波センサ２０から発信された超音波発信波７が、調理溶液４の水面に反射して、超音波センサ２０に戻ってくるまでの時間、すなわち、反射波受信時刻と発信時刻の差分を、計時手段２３によって、反射波応答時間として記憶する。

ここで、距離演算手段２４で、超音波センサ２０から、超音波の反射を起こした調理溶液４の水面までの距離を、音速と反射波応答時間から演算して求める。

具体的には、超音波センサ２０と調理溶液４の距離をＬ［ｍ］、音速をＣ［ｍ／ｓｅｃ］、反射波応答時間をｔ（ｓｅｃ）としたときに、距離Ｌ［ｍ］は、下記（数１）によって求めることができる。
Ｌ＝（Ｃ＊ｔ）／２［ｍ］ ・・・（数１）

音速Ｃは、媒質空気の温度（気温）θ［℃］のとき、下記（数２）で求めることができる。
Ｃ＝３３１．５＋０．６０７・θ［ｍ／ｓｅｃ］ ・・・（数２）

調理溶液４がなく、加熱容器１が空の場合の、超音波センサ２０から加熱容器１の底までの距離は不変で、一定であるので、この一定距離から、前述の（数１）の演算によって求めた距離Ｌを減算することで、調理溶液４の高さを求め、水位として検知することができる。

しかしながら、調理動作中に、水位検知装置３によって調理溶液４の水位を検知する場合には、誘導加熱手段１１によって加熱容器１を加熱することで、高周波ノイズが発生する。

ここで、図３は、本発明の実施の形態１における沸騰泡による超音波反射波の乱反射の例を示す水位検知装置付き加熱容器の側断面図であり、図４は、本発明の実施の形態１における沸騰の波による超音波反射波の乱反射の例を示す水位検知装置付き加熱容器の側断面図であり、さらに、図５は、本発明の実施の形態１における水位検知装置の水位データを示す概略図を夫々示すものである。

図３において、誘導加熱手段１１により加熱された加熱容器１の底部分は高温となり、熱伝達によって加熱容器１内の調理溶液４が加熱されて、次第に調理溶液４の温度が上昇する。そして、誘導加熱手段１１による加熱を続けると、調理溶液４は沸騰に至り、加熱容器１の底部分に発生した沸騰泡１５が、調理溶液４の水面まで上昇してくる。この沸騰泡１５が、水位検知装置３の下で調理溶液４の水面に現れると、超音波発信波７が沸騰泡１５の表面で乱反射を起こすことで、例えば、超音波反射波８１のように加熱容器１の側壁等を反射して水位検知装置３に戻る。

したがって、超音波センサ２０から発信された超音波発信波７が、調理溶液４の沸騰泡１５の表面で乱反射して、超音波反射波８１として超音波センサ２０に戻ってくるまでの時間、すなわち、計時手段２３によって記憶される反射波応答時間が、調理溶液４の沸騰前と比較して長くなる。また、距離演算手段２４で演算される超音波センサ２０から超音波の反射を起こした調理溶液４の水面までの前述の（数１）の演算によって求めた距離Ｌについても、調理溶液４の沸騰前と比較して長くなる。さらに、距離演算手段２４で演算される、超音波センサ２０から加熱容器１の底までの一定距離から、演算した距離Ｌを減算した調理溶液４の水位が調理溶液４の沸騰前と比較して低く検知される。

このように、距離演算手段２４で演算される超音波センサ２０から超音波の反射を起こした調理溶液４の水面までの距離Ｌは、通常の、図１に示すような調理溶液４の沸騰前である超音波反射波８と、図３に示すような調理溶液４の沸騰時である超音波反射波８１とを比較すると、調理溶液４の沸騰時の距離が長くなる。つまり、調理溶液４の沸騰前と比較して、沸騰後は、距離演算手段２４で演算される距離に基づく調理溶液４の水位は下がり、水位が低く見なされることになる。

図５は、本発明の実施の形態１における水位検知装置の水位データを示す概略図である。さらに詳細に説明すると、図５は、距離演算手段２４で演算される超音波センサ２０か
ら調理溶液４の水面までの距離に基づいて、調理溶液４の演算された水位を、調理溶液４の水面の状況に対応して表した水位データ４２である。なお、定常水位４３は常に一定値である。

図５において、水位データ４２のＡ点は、調理溶液４が沸騰し、調理溶液４の水面に沸騰泡１５が発生したときの、距離演算手段２４で演算される超音波センサ２０から調理溶液４の水面までの距離に基づく調理溶液４の演算された水位データである。

図５の水位データ４２のＡ点に示すように、調理溶液４の沸騰時における距離演算手段２４で演算される超音波センサ２０から超音波の反射を起こした調理溶液４の水面までの距離は長くなることで、調理溶液４の実際の水位よりも、沸騰泡１５の高さ分だけ水位が高くなっているにも関わらず、逆に、瞬間的に水面が大きく下がる現象が検出されることになる。

そこで、図５に示す沸騰判定閾値４１を設けて、これを水位が下回る場合で、かつ沸騰判定閾値４１を水位が下回ってから、所定の時間Ｔ１経過するまでの間に水位が再び沸騰判定閾値４１を上回る場合に、沸騰検知手段２６が沸騰泡１５を検知して、沸騰状態を検知する。

換言すれば、超音波センサ２０から調理溶液４の液面までの距離に基づいて得られる調理溶液４の水位データをもとに、沸騰検知手段２６は、調理溶液４の水位が、所定の時間Ｔ１以内である瞬間的かつ断続的に、所定閾値の水位である沸騰判定閾値４１を超えて下降することを検知することで、調理溶液４の沸騰状態の検知を行うものである。

ここで、図４に示すように、沸騰泡１５そのものではなく、沸騰泡１５によって、調理溶液４の水面に波１６が発生した状態においても、超音波発信波７が波１６で乱反射して、超音波反射波８２のように、加熱容器１の側壁等を反射して水位検知装置３に戻る。これによって、沸騰泡１５の検知と同様に、水位の瞬間的な下降が検知されて、沸騰検知手段２６によって、沸騰泡（波）の検知がされたと判断して、沸騰状態が検知される。

また、沸騰判定閾値４１は、加熱容器１の底（水位＝０）からの所定の高さＨ２、または、直前の安定した水位である、定常水位４３を記憶しておいて、そこからの差分Ｈ１を指定する。所定の高さＨ２は、加熱容器１の底付近の、低い水位を指定することで、水位が低い場合にも対応できる。差分Ｈ１は、定常状態での水位の揺らぎより大きな値を指定することで、誤検知を減らしつつ、沸騰検知の確度を調整することができる。

当然ながら、沸騰検知手段２６は、図５に示す水位データ４２のＢ点のように、沸騰判定閾値４１を下回らない場合や、水位データ４２がＣ−Ｄ間のように、Ｃ点で沸騰判定閾値４１を下回ったものの、所定の時間Ｔ１を経過するまでの間に、沸騰判定閾値４１を超えて上昇しなかった場合には、沸騰泡（波）の検知がされなかったと判断される。

以下に、図６から図８を用いて粘度推定手段２７による調理溶液４の粘度を推定する動作を説明する。

図６は、本発明の実施の形態１における水位検知装置付き加熱容器に収納された低粘度の調理溶液を火力「中」で加熱した場合の容器底温度と水位データと火力の関係を示す特性図である。図７は、本発明の実施の形態１における水位検知装置付き加熱容器に収納された高粘度の調理溶液を火力「中」で加熱した場合の容器底温度と水位データと火力の関係を示す特性図である。図８は、本発明の実施の形態１における水位検知装置付き加熱容器に収納された高粘度の調理溶液を火力「弱」で加熱した場合の容器底温度と水位データ
と火力の関係を示す特性図である。

図６の上の温度グラフは、加熱容器１を加熱して、低粘度の調理溶液４を沸騰させたときの加熱容器１の底温度である容器底温度４４（実線）と調理溶液温度４５（点線）である。図６の真ん中の水位グラフは、調理溶液４の水位データ４２である。図６の下の火力グラフは、加熱容器１を加熱する火力（ここでは例えば１０段階中の５の「中」火力）を示す火力データ４６である。

図６において、使用者が誘導加熱機器１０を操作することにより、誘導加熱手段１１は加熱容器１に収納された調理溶液４を火力「中」で加熱する。底温度検知手段１３によって検知される加熱容器１の底温度である容器底温度４４が徐々に上昇する。

容器底温度４４が１００℃に近づいて、所定の沸騰開始温度（例えば９５℃）を超えてから、調理溶液４の水位データ４２の水位が、瞬間的かつ断続的に、所定閾値の水位である沸騰判定閾値４１を超えて下降することを検知することで、沸騰検知手段２６によって沸騰泡１５もしくは、それに伴う波１６が検出（以下、沸騰泡１５の検出）されて、調理溶液４の沸騰が検知される。

底温度検知手段１３は、容器底温度４４が、所定の沸騰開始温度（たとえば９５℃）として検知されたＥ点時間を加熱機器側通信手段３１と水位検知装置側通信手段３０とを介して粘度推定手段２７へ出力する。

沸騰検知手段２６は、調理溶液４が実際に沸騰を検知されるＦ点時間を粘度推定手段２７へ出力する。

粘度推定手段２７は、底温度検知手段１３から得られた所定の沸騰開始温度（たとえば９５℃）が検知されたＥ点時間から、沸騰検知手段２６から得られた調理溶液４が実際に沸騰を検知されるＦ点時間までの時間差Ｔ１を演算する。さらに、粘度推定手段２７は、時間差Ｔ１と所定の閾値Ｔｈとを比較する。

粘度推定手段２７は、時間差Ｔ１が所定の閾値Ｔｈと比較して短いため、調理溶液４は、粘度が低いと推定する。

詳細に説明すると、粘度推定手段２７は、加熱容器１の底部と調理溶液４の水面での熱対流が、充分に起こっていて、底部と水面に温度差（容器底温度４４と調理溶液温度４５の温度差）がなく、沸騰泡１５が所定の閾値Ｔｈ以内に検出されたと推定され、調理溶液４は、粘度が低いと推定されるものである。

図７の上の温度グラフは、加熱容器１を加熱して、高粘度の調理溶液４を沸騰させたときの加熱容器１の底温度である容器底温度４４１（実線）と調理溶液温度４５１（点線）である。図７の真ん中の水位グラフは、調理溶液４の水位データ４２１である。図７の下の火力グラフは、加熱容器１を加熱する火力（ここでは例えば１０段階中の５の「中」火力）を示す火力データ４６１である。

図７において、使用者が誘導加熱機器１０を操作することにより、誘導加熱手段１１は加熱容器１に収納された調理溶液４を火力「中」で加熱する。底温度検知手段１３によって検知される加熱容器１の底温度である容器底温度４４１が徐々に上昇する。

容器底温度４４１が１００℃に近づいて、所定の沸騰開始温度（例えば９５℃）を超えてから、調理溶液４の水位データ４２１の水位が、瞬間的かつ断続的に、所定閾値の水位
である沸騰判定閾値４１を超えて下降することを検知することで、沸騰検知手段２６によって沸騰泡１５もしくは、それに伴う波１６が検出（以下、沸騰泡１５の検出）されて、調理溶液４の沸騰が検知される。

底温度検知手段１３は、容器底温度４４１が、所定の沸騰開始温度（たとえば９５℃）として検知されたＧ点時間を加熱機器側通信手段３１と水位検知装置側通信手段３０とを介して粘度推定手段２７へ出力する。

沸騰検知手段２６は、調理溶液４が実際に沸騰を検知されるＨ点時間を粘度推定手段２７へ出力する。

粘度推定手段２７は、底温度検知手段１３から得られた所定の沸騰開始温度（たとえば９５℃）が検知されたＧ点時間から、沸騰検知手段２６から得られた調理溶液４が実際に沸騰を検知されるＨ点時間までの時間差Ｔ２を演算する。さらに、粘度推定手段２７は、時間差Ｔ２と所定の閾値Ｔｈとを比較する。

粘度推定手段２７は、時間差Ｔ２が所定の閾値Ｔｈと比較して長いため、調理溶液４は、粘度が高いと推定する。

詳細に説明すると、粘度推定手段２７は、加熱容器１の底部と調理溶液４の水面での熱対流が、充分に起こっておらず、底部と水面に温度差（容器底温度４４１と調理溶液温度４５１の温度差）を有するために、沸騰泡１５が所定の閾値Ｔｈ以内に検出されず、沸騰泡１５の検知が遅れていることが推定され、粘度推定手段２７によって、調理溶液４は、粘度が高いと推定される。

図８の上の温度グラフは、加熱容器１を加熱して、高粘度の調理溶液４を沸騰させたときの加熱容器１の底温度である容器底温度４４２（実線）と調理溶液温度４５２（点線）である。図８の真ん中の水位グラフは、調理溶液４の水位データ４２２である。図８の下の火力グラフは、加熱容器１を加熱する火力（ここでは例えば１０段階中の２の「弱」火力）を示す火力データ４６２である。

図８において、使用者が誘導加熱機器１０を操作することにより、誘導加熱手段１１は加熱容器１に収納された調理溶液４を火力「弱」で加熱する。底温度検知手段１３によって検知される加熱容器１の底温度である容器底温度４４２が徐々に上昇する。容器底温度４４２は、高粘度の調理溶液４を火力「弱」で加熱しているため、図６に示す低粘度の調理溶液４を火力「中」で加熱した容器底温度４４と同程度の傾きとなる。

容器底温度４４２が１００℃に近づいて、所定の沸騰開始温度（例えば９５℃）を超えてから、調理溶液４の水位データ４２２の水位が、瞬間的かつ断続的に、所定閾値の水位である沸騰判定閾値４１を超えて下降することを検知することで、沸騰検知手段２６によって沸騰泡１５もしくは、それに伴う波１６が検出（以下、沸騰泡１５の検出）されて、調理溶液４の沸騰が検知される。

底温度検知手段１３は、容器底温度４４２が、所定の沸騰開始温度（たとえば９５℃）として検知されたＩ点時間を加熱機器側通信手段３１と水位検知装置側通信手段３０とを介して粘度推定手段２７へ出力する。

沸騰検知手段２６は、調理溶液４が実際に沸騰を検知されるＪ点時間を粘度推定手段２７へ出力する。

粘度推定手段２７は、底温度検知手段１３から得られた所定の沸騰開始温度（たとえば９５℃）が検知されたＩ点時間から、沸騰検知手段２６から得られた調理溶液４が実際に沸騰を検知されるＪ点時間までの時間差Ｔ３を演算する。さらに、粘度推定手段２７は、時間差Ｔ３と所定の閾値Ｔｈとを比較する。

粘度推定手段２７は、時間差Ｔ３が所定の閾値Ｔｈと比較して長いため、調理溶液４は、粘度が高いと推定する。

詳細に説明すると、粘度推定手段２７は、加熱容器１の底部と調理溶液４の水面での熱対流が、充分に起こっておらず、底部と水面に温度差（容器底温度４４２と調理溶液温度４５２の温度差）を有するために、沸騰泡１５が所定の閾値Ｔｈ以内に検出されず、沸騰泡１５の検知が遅れていることが推定され、粘度推定手段２７によって、調理溶液４は、粘度が高いと推定される。

以下に、図９を用いて粘度推定手段２７を使用して調理溶液４の粘度を推定して火力を自動調整する動作を説明する。

図９は、本発明の実施の形態１における水位検知装置付き加熱容器に収納された高粘度の調理溶液を粘度推定しながら火力を自動調整した場合の容器底温度と水位データと火力の関係を示す特性図である。

図９の上の温度グラフは、加熱容器１を加熱して、高粘度の調理溶液４を、加熱容器１の底部を焦げ付かせずに、できるだけ早く沸騰させたときの加熱容器１の底温度である容器底温度４４３（実線）と調理溶液温度４５３（点線）である。図９の真ん中の水位グラフは、調理溶液４の水位データ４２３である。図９の下の火力グラフは、加熱容器１を加熱する火力を示す火力データ４６３である。

図９において、使用者が誘導加熱機器１０を操作することにより、誘導加熱手段１１は加熱容器１に収納された調理溶液４を火力「中」で加熱する。底温度検知手段１３によって検知される加熱容器１の底温度である容器底温度４４３が徐々に上昇する。

容器底温度４４３が１００℃に近づいて、所定の沸騰開始温度（例えば９５℃）を超えてから、調理溶液４の水位データ４２３の水位が、瞬間的かつ断続的に、所定閾値の水位である沸騰判定閾値４１を超えて下降することを検知することで、沸騰検知手段２６によって沸騰泡１５もしくは、それに伴う波１６が検出（以下、沸騰泡１５の検出）されて、調理溶液４の沸騰が検知される。

底温度検知手段１３は、容器底温度４４３が、所定の沸騰開始温度（たとえば９５℃）として検知されたＫ点時間を加熱機器側通信手段３１と水位検知装置側通信手段３０とを介して粘度推定手段２７へ出力する。

粘度推定手段２７は、底温度検知手段１３から得られた所定の沸騰開始温度（たとえば９５℃）が検知されたＫ点時間から、沸騰検知手段２６から得られ予定の調理溶液４が実際に沸騰を検知されるまでの時間差ＴＸを順次計測開始する。

粘度推定手段２７は、時間差ＴＸと所定の閾値Ｔｈとを順次比較する。粘度推定手段２７は、時間差ＴＸが所定の閾値Ｔｈを越えても、沸騰検知手段２６から沸騰泡１５の検知を知らせる入力がなかったため、調理溶液４は、粘度が高いと推定する。

粘度推定手段２７は、調理溶液４が粘度は高いと推定したことを、水位検知装置側通信
手段３０と加熱機器側通信手段３１とを介して誘導加熱機器１０へ出力する。誘導加熱機器１０の加熱制御手段２５は、火力「弱」になるよう加熱火力を制御して誘導加熱手段１１で加熱容器１を加熱する。加熱制御手段２５で加熱火力を制御することにより、容器底温度４４３が１００℃を超えて上昇し、加熱容器１の底部が焦げることを防止する。

誘導加熱機器１０の加熱制御手段２５は、誘導加熱手段１１で加熱容器１に収納された調理溶液４を火力「弱」で加熱を継続させる。

沸騰検知手段２６は、調理溶液４が実際に沸騰を検知されるＭ点時間を粘度推定手段２７へ出力する。

粘度推定手段２７は、沸騰検知手段２６により調理溶液４が沸騰を検知したことを、誘導加熱機器１０へ出力する。誘導加熱機器１０の加熱制御手段２５は、火力「弱弱」として、弱めの沸騰を維持するように加熱火力を制御して誘導加熱手段１１で加熱容器１を加熱する。

上記の動作によって、高粘度の調理溶液４、例えば、カレーや、シチューを自動で、焦がさずに、できるだけ早く温めることができる。

なお、以上の説明では、底温度検知手段１３は、誘導加熱機器１０に含まれる構成としたが、水位検知装置３に含まれる構成としても良いものである。

以上のように、本実施の形態の水位検知装置においては、調理溶液４の上方に配置した水位検知装置で、水位を検知することで、加熱容器１の性状や、誘導加熱手段１１への載置状態に左右されることなく、調理溶液の沸騰状態を検知することができる。さらに、底温度検知手段１３によって、所定の沸騰開始温度を検知してから、実際に沸騰泡１５を検知して、沸騰検知手段によって沸騰を検知するまでの時間差によって、調理溶液４の粘度を推定することができる。

また、調理溶液４の粘度を推定しながら、加熱を自動的に制御することによって、高粘度の調理溶液４であっても、焦がさずに、できるだけ早く温めるシーケンスを動作させることで、煮込み調理を、簡単、便利に、よりおいしく仕上げることができる、水位検知装置および調理機器を提供することが可能である。

以上のように、本発明にかかる水位検知装置は、調理溶液の粘度を検知することができるため、炊飯器や、マルチクッカー、ジャーポットといった、調理溶液の粘度を正確に検知することで、最適な加熱調理ができる、加熱調理器の用途に適用できる。

１ 加熱容器
２ 蓋
３ 水位検知装置
４ 調理溶液
５ 蓋把手
６ 容器把手
７ 超音波発信波
８ 超音波反射波
８１ 超音波反射波
８２ 超音波反射波
１０ 誘導加熱機器
１１ 誘導加熱手段
１２ トッププレート
１３ 底温度検知手段
１５ 沸騰泡
１６ 波
２０ 超音波センサ
２１ 発信手段
２２ 受信手段
２３ 計時手段
２４ 距離演算手段
２５ 加熱制御手段
２６ 沸騰検知手段
２７ 粘度推定手段
３０ 水位検知装置側通信手段
３１ 加熱機器側通信手段
４１ 沸騰判定閾値
４２ 水位データ
４３ 定常水位
４４ 容器底温度
４５ 調理溶液温度
４６ 火力データ
４２１ 水位データ
４４１ 容器底温度
４５１ 調理溶液温度
４６１ 火力データ
４２２ 水位データ
４４２ 容器底温度
４５２ 調理溶液温度
４６２ 火力データ
４２３ 水位データ
４４３ 容器底温度
４５３ 調理溶液温度
４６３ 火力データ

Claims (3)

1. 加熱手段によって加熱される調理溶液を収納する加熱容器の上方に配され前記調理溶液の液面に対して超音波を発信する発信手段と、
   前記調理溶液で反射された超音波を受信する受信手段と、を有する超音波センサと、
   前記超音波センサによって検知される前記調理溶液の液面までの距離の変化によって、前記調理溶液の沸騰状態を検知する沸騰検知手段と、
   前記加熱容器の底温度を検知する底温度検知手段と、
   前記底面温度検知手段と前記沸騰検知手段の出力情報から、前記調理溶液の粘度を推定する粘度推定手段を備える水位検知装置。
2. 前記粘度推定手段は、
   前記底面温度検知手段によって所定の沸騰開始温度が検知されてから、前記沸騰検知手段によって沸騰が検知されるまでの時間差から、前記調理溶液の粘度を推定する請求項１に記載の水位検知装置。
3. 前記粘度推定手段は、
   前記時間差が、所定の閾値を超える場合に、前記調理溶液の粘度が高いと検知する請求項２に記載の水位検知装置。

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