JP5084785B2 - 加熱調理器 - Google Patents
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Description
図1は本発明の実施の形態1に係る誘導加熱調理器の斜視図である。
図1の誘導加熱調理器100は、上部が開口した調理器本体11、調理器本体11の上部に設けられた天板枠12、天板枠12に取り付けられた天板13、調理器本体11の正面側に設けられたグリル部14を備えている。天板枠12の内、奥側には吸・排気部15が設けられており、手前側には操作部16が設けられている。操作部16は、ユーザーに操作され、誘導加熱調理器100の火力や温度等を設定する。吸・排気部15の両側には赤外線センサ17がそれぞれ取り付けられている。この赤外線センサ17は、鍋の側面を検知するべく視野が鍋設置位置の略中央に向けられている。また、天板13の手前側には表示部18が設けられている。表示部18は、操作部16による入力情報や被加熱物の加熱状態等の運転状況を表示する。
図1の天板13の下方には、加熱コイル21が配置されており、この加熱コイル21にはインバータ22から高周波電流が供給される。天板13の下面にはサーミスタ23が取り付けられており、この出力は、上記の赤外線センサ17の出力とともに制御手段24に供給される。制御手段24は、例えばマイコンから構成されており、後述の各種の演算処理をする。この制御手段24には、記憶装置25、計時手段26、操作部16及び表示部18が接続されている。記憶装置25には、例えば、後述の放射率を関数に含む温度換算式等が格納されている。なお、加熱コイル21は、天板13の下方に配置されているが、その鉛直上に例えば鍋(加熱容器)31が載置されるように構成されており、鍋31には液体を含む被加熱物(被調理物)32が投入される。なお、上記の加熱コイル21、インバータ22及び天板13は、本発明の加熱装置を構成している。
赤外線センサ17は、物体の赤外線量を検知するものであり、縦方向に隣接した複数箇所を検知できる複数素子からなる非接触赤外線温度検出手段(1×8方式:サーモパイル式赤外線センサ)から構成されている。この赤外線センサ17の素子1〜素子8は、図3及び図4に示されるように、天板13上において鍋載置枠33の周辺を視野に持つように配置されている。したがって、鍋31が多少位置ずれして置かれた状態においても、いずれかの素子は必ず鍋底や鍋肌を検知できるような位置関係になっている。
また、特定条件下であれば沸騰でなくとも、天板13下に設置されたサーミスタ23等により、「既知である温度」が特定できる場合があるため、その場合には特定できた条件をもとに放射率εを補正する。特定条件下の一例として、「鍋種・入力・内容物量・鍋設置位置が一定であり、かつ入力が小さく長時間続く場合(長時間調理物を煮込む場合)」などがその例である。
ここでは、被加熱物32が鍋31に投入され、鍋31が鍋載置枠33内に載置された状態で操作部16が操作され、調理が開始された段階から説明する。
(S11)
制御手段24は、赤外線センサ17からの信号を取り込んで、その内の一番高い温度をセンサ検知温度Tsとして取り込む。
(S12)
制御手段24は、赤外線センサ17からの信号の内、所定の信号をセンサ雰囲気温度Taとして取り込む。
(S13)
制御手段24は、既知温度検知フラグFがセットされているか否かを判断する。初期の段階では、既知温度検知フラグFがセットされていないので、次の処理(S14)に移行する。
(S14)
制御手段24は、既知温度状態であるか否かを判断する。例えば一例として沸騰状態を検知したか否かを判断する。初期段階では、沸騰状態にはならないので、次の処理(S15)に移行する。なお、沸騰状態であるか否かの判断は、赤外線センサ17の検知温度の勾配、天板13の下面に配置されたサーミスタ23の温度、天板13の振動検知(沸騰による振動)等によって行う。
(S15)
制御手段24は、予め設定されている仮放射率εを放射率εとして設定する。
(S19)
制御手段24は、上記の温度Ts、Ta、放射率εを上記の(1)式に代入して、対象物の温度を求める。
(S20)
制御手段24は、温度維持工程に移行する。この温度維持工程の詳細は図6に基づいて説明する。
(S31、S31a)
制御手段24は、計時手段26をスタートさせる(S31)。
制御手段24は、対象物の温度を検知する(S31a)。制御手段24は、この温度検知に際しては、赤外線センサ17から温度Ts・Taを取り込んで、温度Ts・Taを仮放射率εとともに、上記の(1)式に代入して対象物の温度を求める。
(S32、S33)
制御手段24は、検知温度>目標温度+5℃であるか否かを判断し(S32)、検知温度>目標温度+5℃が成立している場合には加熱コイル21(加熱装置)をオフにし(S33)、処理(S31a)に戻る。
(S34、S35)
制御手段24は、検知温度>目標温度+5℃が成立していない場合には、検知温度>目標温度−5℃であるか否かを判断し(S34)、検知温度>目標温度−5℃が成立している場合には加熱コイル21(加熱装置)をオンにし(又はオン状態を維持する)(S35)、処理(S31a)に戻る。
(S36)
制御手段24は、検知温度>目標温度−5℃が成立していない場合には、計時手段26による計測時間(経過時間)が、経過時間≧設定時間、であるか否かを判断し、経過時間≧設定時間が成立していない場合には上記の処理(S31a)に移行し、経過時間≧設定時間が成立している場合には、温度維持工程を終了し、図5の処理(S21)に移行する。
なお、この温度維持工程において目標温度を100℃に設定すると、100±5℃の状態が設定時間維持されることになる(但し、この段階では、その検知温度は仮放射率εに基づいて温度制御がなされているのでその精度は高くない。)
(S21)
制御手段24は、温度維持工程を終了すると、次に、運転終了であるか否かを判断する。この判断においては、例えば、目標温度到達、目標運転時間、目標温度維持時間等に基づいてなされるが、最初の温度維持工程は放射率εを求めるための工程であり、この段階では終了しない。
(S11〜S14、S16、S17)
制御手段24は、上記の処理(S11)〜(S14)をするが、この段階では、仮に、既知温度(一例として沸騰温度100℃)が上記の基準に基づいて得られたと判断したならば、処理(S16)及び(S17)に移行し、既知温度を上記の式のTobjとして設定し、Tobj、Ts、Taに基づいて放射率εを次の(2)式により求める。ここでは、沸騰時=100℃として、εを逆算して求めている。赤外線センサ17の温度検知の限界として、鍋外表面の温度を検知することしかできないが、本方式はあくまで「内容物=100℃」として推定できるため、鍋外表面温度が鍋内容物温度と乖離しているような場合でも、εの逆算、ひいては温度精度の向上が可能となる。
制御手段24は、上記にて既知温度を検知しているので、既知温度検知フラグFをセットする。
(S19、S20、S21)
制御手段24は、温度Ts、Ta、放射率εに基づいて対象物温度Tobjを求め(S19)、温度維持工程に移行し(S20)、運転終了の条件が成立しない限り(S21)、上記の処理(S11)、(S12)、(S13)、(S19)、(S20)を繰り返す。なお、2度目以降の温度維持工程は、その調理目的の目標温度(後述の図7〜図9の例では70℃)に設定される。
図7は非鏡面鍋で、水量大の場合であり、沸騰後に70℃に制御している。沸騰を検知した時点で放射率を補正し、その補正後の放射率(ε=0.390)を用いて水温を検知している。
図8は、鏡面鍋で、水量大の場合であり、沸騰後に70℃に制御している。沸騰を検知した時点で放射率を補正し、その補正後の放射率(ε=0.085)を用いて水温を検知している。
図9は、鏡面鍋で、水量小の場合であり、沸騰後に70℃に制御している。沸騰を検知した時点で放射率を補正し、その補正後の放射率(ε=0.077)を用いて水温を検知している。
なお、サーミスタ23による検知温度を温度既知条件として利用する場合には、上記の他に、例えば次のような処理によって放射率εを求めるようにしてもよい。
(a)所定の或る程度低い温度を目標値とし、サーミスタ23で所定の時間一定制御し、そのときの温度を既知温度して放射率εを求める。
(b)鍋31が置かれたときに、天板13の温度が大きく変化しない場合には、変化が落ち着いた時点での天板13の温度を既知温度として放射率εを求める。この鍋31が置かれたときの放射率εを仮εとし(図5のS15参照)、その後の加熱過程により正確な放射率εを求める。
Claims (3)
- 高周波電流が供給される加熱コイル、及び被加熱物を加熱コイルに接触させず、かつ前記加熱コイルの鉛直上に設置された天板を備え、加熱容器及び該加熱容器に投入され液体を含む被加熱物を加熱する加熱装置と、
検知視野に、前記加熱容器の底面と、被加熱物が載置される天板との接触部を含むとともに、前記加熱容器の側面を含むように設置され、前記加熱容器の赤外線放射量を検知するサーモパイル式の赤外線センサと、
前記赤外線センサにより検知された赤外線検知量を温度に換算する温度換算式であって、温度換算式定数の一部に放射率を含む温度換算式が格納された記憶装置と、
前記温度換算式に基づいて検知温度を計算するとともに、該検知温度に基づき加熱装置への入力電力を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記加熱容器又は前記被加熱物の温度既知条件である液体の沸騰状態を経由するまでは事前に設定された放射率の温度換算式に前記赤外線センサの出力の最大値を適用して温度を検知し、
前記温度既知条件下において、前記温度既知条件下の既知温度と、前記赤外線センサの出力の最大値とに基づいて前記温度換算式の放射率を修正し、
前記温度換算式の放射率を修正した後は、前記赤外線センサの出力の内、前記加熱容器の側面に対応する出力を前記修正された放射率の温度換算式に適用して前記加熱容器又は前記被加熱物の温度を検知するとともに、入力を制御することを特徴とする加熱調理器。 - 前記加熱容器の載置部に設けられ、前記載置部の温度を計測するサーミスタを備え、
前記制御装置は、前記サーミスタにより計測された温度に基づいて沸騰状態を検知することを特徴とする請求項1に記載の加熱調理器。 - 前記制御装置は、前記検知温度の勾配に基づいて沸騰状態を検知することを特徴とする請求項1に記載の加熱調理器。
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