JP5735639B2 - 温度の推定 - Google Patents

Description

本発明は、温度を推定する方法に関する。より詳細には、本発明は、加熱動作の間に加熱要素に供給された電力に基づく温度の推定に関する。

広範囲の台所器具は、ケトル、スチーマ、炊飯器、フードプロセッサ、スープ加温器等のような加熱要素を含む。斯様な器具において、加熱が不十分にならないこと又は加熱し過ぎないことを保証するために、多くの場合、食品が加熱される温度を正確に制御することが望ましい。この目的のために、加熱器具は、典型的には、加熱要素の温度をモニタするために温度センサを備えている。加熱要素への電源供給は、予め決められた範囲内においてこの温度を維持するために制御される。

図１は、食品を加熱するための従来のシステムを示している。このシステムは、調理表面１０１を有し、この下に加熱要素１０２が配置されている。温度センサ１０３は、加熱要素１０２の温度をモニタするように構成されている。システムは、加熱要素１０２に電力を供給するための電源１０４と、温度センサ１０３から温度を読み取るための制御ユニット１０５とを更に有し、ディスプレイ１０６上に温度を表示する。加熱されるべき材料１０８（即ち調理されるべき食品）は、加熱要素１０２によって加熱される容器１０７内に入れられる。

追加の温度センサ１０９は、容器１０７の内表面に設けられる。この追加の温度センサ１０９は、ＲＦＩＤタグ（図示省略）に接続され、このＲＦＩＤタグは、食品１０８の現在の温度に関する情報を無線データ接続１１０を介して制御ユニット１０５に送信する。そして、制御ユニットは、ユーザが食品１０８の現在の温度をモニタすることを可能にするために、食品１０８の現在の温度をディスプレイ１０６上に表示し得る。しかしながら、このシステムのコスト及び複雑さは、追加の温度センサ１０９及び制御ユニット１０５への接続１１０を設ける必要性により増大する。

米国特許出願公開第２００８／０２３７２１５号明細書は、調理装置を制御する方法を開示しており、調理装置において、負荷があるときには熱源のデューティサイクルが増大し、負荷がないときには削減される。独国特許第１９６０９１１６号明細書は、食品の中核温度が測定される、食品を調理する方法を開示している。米国特許出願公開第２０１０／００１２６４５号明細書は、オーブンで使用する温度プローブを開示しており、このプローブは、トランスミッタとこのトランスミッタに給電するための熱発生装置とを含む。

本発明は、既知の装置に固有の欠点に対処することを目的としている。

本発明によれば、請求項１による、加熱される材料の温度を推定する方法、及び、請求項９による、加熱される材料の温度を推定するための装置が提供される。

本発明によれば、加熱される材料の温度を推定する方法であって、測定された温度に依存して加熱要素に電力を供給するステップと、供給される電力量が時間とともに変化する割合を計算するステップと、加熱される材料の熱特性に関するパラメータの値を決定するために、計算された割合を複数の既知の値と比較するステップと、前記パラメータの決められた値に基づいて、推定温度を計算するステップとを有する、方法が提供される。

電力を加熱要素に供給するステップは、測定された温度に依存して、供給電力をオン及びオフに繰り返し切り替えるステップを有し得る。

本方法は、供給される電力量が時間とともに変化する割合を計算する前に、供給電力に関する記録データに移動平均フィルタを適用するステップを更に有する。

推定温度は、式

に基づいて計算され得る。ここで、Ｔは、推定温度であり、Ｔ_０は、開始温度であり、Ｔ_ｆは、設定温度であり、ｔは、加熱の開始からの経過時間であり、Ｂは、加熱される材料の熱特性に関するパラメータである。

測定された温度は、加熱要素の温度、又は、加熱要素と、加熱される材料を含む容器、例えば調理面との間の接合層の温度であり得る。

電力を加熱要素に供給するステップは、測定された温度の値を予め決められた温度範囲内に維持するように電力を供給するステップを有し得る。

本方法は、供給される電力量が時間とともに変化する、計算された割合の変化を検出することにより、加熱される材料の温度降下を検出するステップを更に有し得る。

本方法は、温度降下の前後の供給電力に関する記録データに基づいて、温度降下を検出した後の推定温度を再計算するステップを更に有し得る。

本発明によれば、加熱される材料の温度を推定するための装置であって、加熱されるべき材料を入れるように構成された容器と、加熱要素と、前記加熱要素に電力を供給するように構成された電源と、温度を測定するように構成された温度センサと、測定された温度に依存して前記加熱要素への電力の供給を制御するように構成された制御ユニットとを有し、前記制御ユニットは、供給される電力量が時間とともに変化する割合を計算するように構成された第１の計算部と、加熱される材料の熱特性に関するパラメータの値を決定するために、計算された割合を複数の既知の値と比較するように構成された比較部と、前記パラメータの決められた値に基づいて、推定温度を計算するように構成された他の計算部とを有する、装置も提供される。

本装置は、電源と加熱要素との間に接続されたスイッチングユニットを更に有し、前記スイッチングユニットは、電力が加熱要素に供給されるＯＮ状態と、電力が加熱要素に供給されないＯＦＦ状態との間で切り替え可能であり、前記制御ユニットは、測定された温度に依存して、ＯＮ状態とＯＦＦ状態との間で前記スイッチングユニットを繰り返し切り替えるように構成され得る。

制御ユニットは、更に、供給される電力量が時間とともに変化する割合を計算する前に、供給電力に関する記録データに移動平均フィルタを適用するように構成され得る。

温度センサは、加熱要素の温度、又は、加熱要素と、調理面のような容器との間の接合層の温度を測定するように加熱要素に近接近して配置され得る。

制御ユニットは、測定された温度の値を予め決められた温度範囲内に維持するように加熱要素に電力を供給するように構成され得る。

制御ユニットは、供給される電力量が時間とともに変化する、計算された割合の変化を検出することにより、加熱される材料の温度降下を検出するように構成され得る。

制御ユニットは、更に、温度降下の前後の供給電力に関する記録データに基づいて、温度降下を検出した後に推定温度を再計算するように構成され得る。

本発明の実施形態は、添付図面を参照して述べられるだろう。

加熱材料の温度を測定するための従来のシステムを概略的に示す。 本発明の一実施形態によるシステムを示す。 本発明の一実施形態による、加熱要素及び加熱される材料に関する温度対時間のプロットを示すグラフである。 図３に示された加熱動作の間に加熱要素に供給された電力を示すグラフである。 本発明の一実施形態による、加熱材料の異なる量に関するフィルタされた電力曲線を示すグラフである。 本発明の一実施形態による、時間に対する推定温度及び実際の温度の曲線を示すグラフである。 本発明の一実施形態による、加熱材料の温度を推定する方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による、加熱動作の間の温度降下を示す。 図８に示された加熱動作の間に加熱要素に供給された電力を示すグラフである。 図８に示された加熱動作に関するフィルタされた電力曲線を示すグラフである。 本発明の一実施形態によるシステムを概略的に示す。 本発明の一実施形態によるシステムを概略的に示す。 本発明の一実施形態によるシステムを概略的に示す。

図２によれば、システムは、本発明の一実施形態に従って示される。本システムは、加熱面２０１，加熱要素２０２，温度センサ２０３，電源２０４，制御ユニット２０５及びディスプレイ２０６を有する。容器２０７は、容器２０７の内容物２０８を加熱するために加熱面２０１と接触して配置される。本実施形態において、内容物２０８は、液体を有するが、他の実施形態において、内容物が固体又は液体と固体の混合物を有してもよい。

本システムは、電源２０４と加熱要素２０２との間に接続されたスイッチングユニット２０９を更に有する。制御ユニット２０５は、温度センサ２０３により検知された温度に従って、加熱要素２０２への電力の供給を間欠的に遮断するようにスイッチングユニット２０９を制御するように構成される。この態様で間欠的に電力を供給することにより、加熱要素２０２の温度は、所望の温度範囲内に維持され得る。加熱要素に近接近した材料の燃焼をもたらし得る温度オーバーシュートも阻止され得る。この技術は、後により詳細に述べられるだろう。

図１に示された従来のシステムとは異なり、本実施形態において、内容物２０８の温度を直接検知するために設けられた温度センサはない。代わりに、加熱電力曲線と内容物２０８の熱特性との間の相関に関する情報を格納するためにメモリ２１０が設けられる。制御ユニット２０５は、加熱の間に加熱要素２０２に供給される電力をモニタし、この情報を、内容物２０８の熱特性について記述するパラメータの値を推定するためにメモリ２１０に格納された情報と組み合わせて用いるように構成される。そして、制御ユニット２０５は、内容物２０８の推定された現在温度を計算し、この推定された現在温度をディスプレイ２０６上に表示することができる。

それ故、本実施形態において、制御ユニット２０５は、内容物２０８と直接接触して設けられる追加の温度センサを必要とすることなく、加熱される内容物２０８の現在温度を導出することができる。更に、容器がユニットハウジングとは別個のユニットとして設けられる実施形態において、加熱要素及び他の部品、容器と制御ユニットとの間の無線接続は省略され得る。

制御ユニット２０５が内容物２０８の推定される現在温度を計算し得る方法が図３〜６を参照して述べられるだろう。

図３によれば、本発明の一実施形態による、加熱要素及び加熱される材料に関する時間対温度の曲線を示すグラフが示されている。第１の曲線３０１は、加熱要素に近接近して配置された温度センサにより検出された温度を示している（図２の温度センサ２０３参照）。この温度は、制御ユニットが加熱要素の測定された温度に従って供給電力をオン又はオフに切り替えるので、加熱要素に間欠的に供給される電力の結果として上昇及び降下を繰り返し行う。

第２の曲線３０２は、加熱要素により加熱される容器の内容物の温度を示している。この曲線は、参照のために与えられ、加熱される材料と直接接触して配置された追加の温度センサによる較正手順の間に得られる。通常の加熱動作の間において、この追加の温度センサは省略され得る（図２参照：図２において、内容物２０８の温度を直接測定するための温度センサは設けられていない）。

図３に示されるように、加熱される材料（第２の曲線３０２参照）は、加熱要素（第１の曲線３０１参照）よりも低い温度のままであり、加熱要素ほど急速ではなく温度を変化させる。それ故、加熱要素の既知の温度から加熱材料の温度を直接計算することはできない。しかしながら、ユーザは、加熱要素自体よりも加熱材料（例えば、スープ、ライス、パスタ等のような食品）の現在温度を知ることについてより関心があるかもしれない。本発明の実施形態は、加熱材料の熱特性に依存して変化する、加熱要素に供給される電力をモニタすることにより加熱材料の現在温度が推定されることを可能する。

図４によれば、図３に示された加熱動作の間に加熱要素に供給される電力を示すグラフが示されている。図４に示されるように、電力は、スイッチングユニットが制御ユニットにより繰り返しオン及びオフに切り替えられるので、間欠的に供給される。より詳細には、制御ユニットは、加熱要素の測定された温度が或るレベルまで降下すると次のパルスが供給されるように、加熱要素を急速に加熱するために短パルスの電力を供給するように構成される。加熱の最初のステージの間において、加熱されるべき材料が低い温度である場合には比較的高い量のエネルギを供給する必要がある。それ故、比較的長い期間のパルスがこのステージで適用される。更に、最初の加熱の間、容器及び内容物は、加熱要素と比較して冷たい。それ故、加熱要素の温度は、電力が供給されないときには、エネルギが容器及び内容物に迅速に伝達されるので、急速に降下する。これは、加熱の最初のステージの間に高周波で与えられるパルスをもたらす。

内容物が所望のターゲット温度に達した場合には（本実施形態においては約５０℃）、内容物及び加熱要素は、温度的に近くなり、従って、熱は、加熱要素から急速に離れるように伝導される。それ故、加熱要素の温度を或る温度範囲内に維持するためにあまりエネルギを必要としない。それ故、内容物がターゲット温度に近づくにつれて、パルスの期間及び周波数は削減される。

前記の説明から、加熱の間に電力が加熱要素に供給される割合が、加熱される材料の熱慣性に依存して変化することが理解され得る。例えば、高い特定の熱容量及び低い熱伝導性をもつ材料は、低い特定の熱容量及び高い熱伝導性をもつ材料よりも、特定の温度まで加熱されるためにより多くのエネルギを必要とするだろう。

図５によれば、本発明の一実施形態による、加熱された材料の異なる容量に関するフィルタされた電力曲線を示すグラフが示されている。フィルタされた電力曲線は、図４に示されたもののような供給電力データに移動平均フィルタを適用することにより取得され得る。移動平均は、フローティング平均（floating average）又はローリング平均（rolling average又はrolling mean）であってもよい。本実施形態において、移動平均は、現在のポイントの或る距離の範囲内の全てのポイントの平均値をとることにより、曲線上の各ポイント（即ち時間的な各ポイント）に対して計算される。当業者は、移動平均フィルタを適用するための種々の方法を認識するだろう。従って、詳細な説明は、簡潔さを維持するためにここでは省略されるだろう。

移動平均フィルタの適用は、図４に示された電力曲線を滑らかにするという効果があり、周期的な変動を実質的に除去する。それ故、図５のフィルタされた電力曲線は、加熱された材料がターゲット温度に近づくにつれて、加熱要素に供給された電力量が時間とともにどのように減少するかについての明確な指標を与える。

前記で示されたように、供給される電力量が減少する割合は、加熱される材料の熱慣性に依存するだろう。熱慣性は、材料の容量、特定の熱容量及び熱伝導性のようなファクタを考慮する。例えば、大量の水は、より多くのエネルギがより大きな容量を所与の温度まで加熱するために必要とされるので、少ない容量よりも高い熱慣性をもつだろう。図５において、第１のフィルタされた電力曲線５０１は、１リットルの水を加熱する間に供給された電力に対応し、第２のフィルタされた電力曲線５０２は、０．５リットルの水を加熱する間に供給された電力に対応し、第３のフィルタされた電力曲線５０３は、０．２リットルの水を加熱する間に供給された電力に対応する。各曲線は、勾配を計算するために、図５中の点線により示されるような直線にフィルタされ得る。本実施形態において、０．５リットル又は１リットルよりも０．２リットルの水を迅速に加熱し、それ故に供給される電力がより急速に減少するので、第３の曲線５０３は、最も高い（即ち最もネガティブな）勾配をもつ。

材料の任意の所与のタイプ及び／又は容量は、その材料の熱慣性について記述する熱パラメータＢにより特徴付ける。Ｂの値は、加熱される材料だけでなく、材料を入れる容器の熱特性のような他のファクタにも依存し得る。熱パラメータＢの特性値を示すのと同様に、特定の材料は、フィルタされた曲線（図５）上の特徴のある勾配を示してもよい。それ故、較正プロセスが実行され、較正プロセスにおいて、基準値が、熱パラメータＢとフィルタされた電力勾配との双方に関する異なるサンプルに対して取得される。本発明の実施形態において、これらの基準値は、不揮発性メモリ（図２のメモリ２１０参照）内のルックアップテーブル内に格納され得る。

図６によれば、本発明の一実施形態による、時間に対する推定温度及び実際の温度の曲線を示すグラフが示されている。第１の曲線６０１（実線）は、加熱される材料の実際の温度に関する測定データを示すのに対し、第２の曲線６０２（鎖線）は、本発明の一実施形態により取得された推定温度データを示す。推定温度曲線６０２は、制御ユニットが、加熱動作の間の加熱要素に供給される電力をモニタし、供給電力データに移動平均フィルタを適用し、フィルタ電力曲線の勾配を計算し、計算された勾配に関連付けられた熱パラメータＢの値を得るためにメモリに格納されたルックアップテーブルを参照することにより取得され得る。本実施形態において、値が熱パラメータＢに対して取得されると、所与の時間ｔ（即ち、加熱動作を開始した後の時間）での推定温度Ｔが、式

を用いることにより取得され得る。ここで、Ｔ_０は、開始温度であり、Ｔ_ｆは、（ユーザにより設定され得る）設定温度である。

本実施形態において、開始温度Ｔ_０は、加熱動作の開始時（即ちｔ＝０）に温度センサにより測定された温度である。ｔ＝０では、加熱要素は、オンに切り替えられず、冷たい状態である。結果として、加熱要素の温度は、ｔ＝０での測定された温度に大きな影響を与えない。それ故、測定された開始温度は、温度センサが内容物にも加熱要素にも良好に熱接触するように構成されるので、内容物の実際の温度に密接に対応し得る。

しかしながら、本発明の他の実施形態においては、開始温度を測定するステップは省略され得る。例えば、本発明の或る実施形態は、典型的には特定の温度で格納される、特定のタイプの材料で使用するために設計されてもよい。斯様な場合において、制御ユニットは、開始温度がこの特定の温度に対応するものと推定するように構成され得る。例えば、システムが食品を冷凍から加熱されるように設計される場合には、開始温度は−１７℃であると推定され得る。システムが典型的には冷蔵庫に格納された冷蔵食品を加熱するように設計される場合には、開始温度は、２℃であると推定され得る。システムが典型的には室温で格納された食品を加熱するように設計される場合には、開始温度は２０℃になるように設計され得る。

図６に示されるように、加熱される材料の推定温度は、任意のポイントでの実際の（即ち測定された）温度との良好な一致を示す。加熱の最初のステージにおける僅かな不一致は、本実施形態において、制御ユニットが加熱要素を制御することにより用いられたオーバーシュートアルゴリズムに起因する。

較正プロセスの間、Ｂの値は、材料の各タイプ及び／又は容量に対して経験的に決定され得る。詳細には、較正の間、加熱曲線は、材料の温度を直接測定することにより取得され得る。そして、前記の式を用いて、実際に測定された温度曲線に最もフィットするＢの値が決定され得る。

本発明の特定の実施形態において、制御ユニットは、推定された温度を計算する前に予め決められた数のデータポイントが記録されるまで待つように構成され得る。これは、推定温度が所望の精度で計算されることを保証する。一例として、制御ユニットは、数百のデータポイントが記録されるまで待ち得る。

本実施形態において、制御ユニットは、５Ｈｚ（即ち０．２秒毎）のサンプリングレートで供給電力に関するデータを記録するように構成され、制御ユニットは、電力が加熱要素に供給されるレベルを記録する。制御ユニットは、加熱要素の約３つのオン／オフサイクルの後に推定温度を計算し始めるように更に構成される。図３及び図４に示されるように、本実施形態において、これらのサイクルは、約２５秒の期間をもち、推定温度を計算する前に約３７５のデータポイントが記録されるまで制御ユニットが待つことを意味する。そして、制御ユニットは、更新された温度推定をユーザに定期的に与えるために、規則的な間隔で推定温度を再計算する。

しかしながら、本発明の他の実施形態において、制御ユニットは、推定温度を表示するためにユーザ要求に応答して推定温度のみを計算するように構成されてもよい。代わりに、本発明の他の実施形態は、推定温度をユーザに対して表示するのではなく、代わりに、例えば推定温度を一定値に維持するためのフィードバックループを用いることにより、推定温度に基づいて加熱動作を自動的に変更してもよい。

図７によれば、本発明の一実施形態による、加熱された材料の温度を推定する方法を示すフローチャートが示されている。ステップＳ７０１から開始して、システムは、食品を所望の温度まで加熱するために加熱動作を開始する。次に、ステップＳ７０２に移行し、システムは、加熱要素に供給される電力をモニタする。本実施形態において、供給される電力のモニタリングは、電力が加熱要素に現在供給されているレベルを周期的に記録することを有する。或る時間期間に渡る複数の値を記録することにより、システムは、供給電力が時間とともにどのように変化するかを示すデータのセットを蓄積する。

次に、ステップＳ７０３では、システムは、供給電力が時間とともに変化する割合を計算するために供給電力に関する記録データを処理する。本実施形態において、このステップは、電力がオン／オフで循環された場合の大きな変動を実質的に滑らかにするために移動平均フィルタを記録データに適用することを有する。移動平均フィルタを適用した後、システムは、フィルタされた電力曲線（図５）に対するベストフィットを提供する直線の勾配を計算する。

次に、ステップＳ７０４では、システムは、ステップＳ７０３に計算された割合に対応する熱パラメータＢの値を見つけるために、メモリに格納されたルックアップテーブルに問い合わせを行う。最後に、ステップＳ７０５では、システムは、加熱される材料の推定された現在の温度を計算するために、Ｂのこの取り出された値を用いる。そして、システムは、この推定温度をユーザに表示し得る。特定の実施形態において、推定温度を表示するのに加えて又はその代わりに、推定温度は、加熱された材料を所望の温度に正確に維持するために加熱要素の制御を調節するために用いられ得る。

図８によれば、本発明の一実施形態による、加熱動作の間の温度降下を示すグラフが示されている。加熱動作は、図３及び図４に関して前に述べられたものと多くの点で類似し、従って、詳細な説明は、簡潔さを維持するためにここでは省略されるだろう。手短に言うと、図８は、加熱動作の間に加熱要素の温度を示す第１の曲線８０１と、加熱される材料の測定された温度を示す第２の曲線８０２とを示す。

本実施形態において、約５００ｓにおいて、加熱される材料の温度は、約５℃だけ突然低下する。これは、加熱容器への冷たい材料の追加によるものである。更に、図８に示されるように、冷たい材料の追加が加熱要素の温度にあまり影響しないか又は影響しないので、加熱要素の温度（第１の曲線８０１参照）をモニタすることによってはこの温度降下を単純に検出することはできない。しかしながら、加熱された材料の温度の対応する低下は、図９及び図１０を参照して述べられるように、加熱要素に供給される電力をモニタすることにより検出され得る。

図９は、図８に示された加熱動作の間に加熱要素に供給される電力を示している。約５００ｓでの破線は、追加の冷たい材料が加熱される材料に追加されるポイントを示す。これは、加熱されるべき材料の量の増大をもたらし、温度の全体的な減少も同様であるので、材料をターゲット温度まで戻してこれをターゲット温度で維持するためにより多くの電力を供給することが必要になる。それ故、約５００ｓでの冷たい材料の追加の後に、加熱要素に供給された電力のパルス周波数の対応する増大が続く。

図１０は、図９において示されたデータに移動平均フィルタを適用することにより取得された、図８に示された加熱動作に関するフィルタされた電力曲線を示している。約５００ｓの冷たい材料の追加の後にフィルタされた電力信号の顕著な増大がある。それ故、加熱要素を制御するために設けられた温度センサが温度降下を直接検出するのに十分敏感ではない場合であっても、システムは、温度降下を検出し、この温度降下をユーザに示すようにディスプレイを制御することができる。

温度降下を検出した後、システムは、推定温度を再計算し得る。本実施形態において、制御ユニットは、温度降下が検出された後、電力供給のオン／オフサイクルが完了するまで待つように構成される。このポイントでは、移動平均フィルタは、温度降下が検出されたポイントの前後の双方からのデータに適用され、推定温度は、生ずるフィルタされた電力曲線に基づいて計算される。

それ故、制御ユニットは推定温度を計算する前に加熱動作の開始時の幾つかのオン／オフサイクルを待ち得るが、温度降下が検出されたときには、更新された温度がより迅速に計算され得る。これは、温度降下の前に供給電力データが利用可能であるのに対し、斯様なデータは加熱動作の開始前に利用可能ではないためである。

一例として、制御ユニットは、熱パラメータＢの値が温度降下前から変化しないことを推定することにより、温度降下直後に新たな推定温度を計算するように構成され得る。より多くのデータが蓄積されるので、制御ユニットは、温度降下後（例えば温度降下の後の３回のオン／オフサイクルの後）に勾配を再計算し、熱パラメータＢの更新された値を取り出し得る。

図１１によれば、本発明の一実施形態によるシステム１１００が概略的に示されている。図１１の明確さのために、制御ユニット、電源、ディスプレイ、メモリ及びスイッチングユニット（図２参照）のような要素は、単一の制御ブロック１１０５として示されている。システム１１００は、調理されるべき食品１１０３を入れる容器１１０２を受けるための凹部により形成された本体部１１０１を有する。本実施形態において、容器１１０２は、例えば容器が容易に空にされてクリーニングされることを可能にするために、容器が除去され得るように本体部１１０１とは別個に形成される。しかしながら、他の実施形態において、容器は、本体と一体的に形成されてもよい。図１１に示されたもののようなシステムは、本体部１１０１が特定の容器１１０２だけを受けるように適合され得るという利点を提供し得る。この態様において、同一の容器１１０２が加熱動作の間に常に用いられ、従ってシステムがこの特定の容器１１０２に対して正確に較正され得ることが保証される。それ故、容器の熱特性が実質的に一定であり、従ってフィルタされた電力曲線（図５参照）の勾配の任意の変化が食糧１１０３に起因し得るので、加熱される材料（即ち、食料１１０３）の現在の温度が計算され得る精度が向上する。

図１２によれば、本発明の一実施形態によるシステムが示されている。本実施形態において、システムの加熱面１２０１は、電気ホブのような調理面を有し、容器１２０７は、ソースパンを有する。このシステムは、異なる容器の範囲が用いられることを可能にし得る。フィルタされた電力曲線（図５参照）の測定された勾配が容器の熱特性にも加熱される材料にも依存し得るので、特定の実施形態において、システムは、異なる容器が類似の熱特性をもつように構成される、特定の範囲の調理器具からの容器とともに使用するように制限されてもよい。

図１３によれば、本発明の一実施形態によるシステムが示されている。システムは、図１２に示されたものと類似するが、容器１３０７が容器１３０７に関する情報を無線データ接続１３０３を介して制御ブロック１３０５に出力するためのＲＦＩＤタグ１３０２を有する点で異なる。このシステムは、それぞれが実質的に異なる熱特性をもつ、複数の異なる容器とともに使用するのに適し得る。ＲＦＩＤタグ１３０２は、特定の容器１３０７を識別するための、又は、容器１３０７の熱特性に関する特定の情報を提供するための情報を格納し得る。制御ブロック１３０５は、この情報をＲＦＩＤタグ１３０２から受信し、受信した情報に基づいてフィルタされた電力曲線（図５参照）の測定された勾配を解釈し得る。例えば、システムの設定の間、ルックアップテーブルには、特定の容器１３０２が属するクラスを識別する情報を与えるＲＦＩＤタグ１３０２により、異なるクラスの容器に対応する複数のデータが与えられ得る。そして、制御ブロック１３０５は、識別されたクラスに対応するルックアップテーブルの特定のセクションをサーチするように構成され得る。

このシステムは、実質的に異なる熱特性をもつ容器が用いられた場合であっても、システムは、使用される特定の容器を識別するために用いられ得る情報を受信することにより、加熱される材料の推定された現在の温度を依然として正確に計算することができるという利点を提供することができる。本例において、この情報は、ＲＦＩＤタグに格納されるが、当業者は、他の構成が用いられてもよいことを理解するだろう。例えば、容器１３０７及び加熱面は、制御ブロック１３０５と容器１３０７内のメモリユニットとの間の直接有線接続を形成するための金属間接触を備えてもよい。

本発明の特定の実施形態が前述されたのに対し、特許請求の範囲により規定された本発明の範囲内にある一方で多くのバリエーション及び変更が可能であることが当業者にとって明らかになるだろう。

例えば、本発明の実施形態は、加熱要素が電源への接続をオン又はオフに繰り返し切り替えることにより制御されることについて述べられた。しかしながら、他の実施形態において、可変電源が用いられてもよく、この場合においては、スイッチングユニットが省略され、制御ユニットは、電源を直接制御し得る。斯様な実施形態において、時間に対する供給電力の曲線から直接的に勾配を計算することも可能であり、従って、移動平均フィルタを適用するステップが省略され得る。更に、勾配が計算され得る滑らかな曲線を生成するために幾つかのオン／オフサイクルを待って移動平均フィルタを適用する必要がない。それ故、スイッチング電源が用いられる実施形態と比較して、加熱動作においてより早く、及び、温度降下後により迅速に、推定温度を計算することが可能であり得る。

加えて、本発明の実施形態は、加熱要素の温度を測定するために、温度センサが加熱要素に近接近して設けられることについて述べられた。しかしながら、他の実施形態において、温度センサが加熱要素自体の温度を直接測定しなくてもよい。例えば、温度センサは、温度センサがエアギャップにより加熱要素から分離された場合に、加熱要素の温度よりも僅かに小さい温度を測定してもよい。較正の間及び通常使用の間に類似の位置で温度が検知されたことが与えられた場合には、斯様な差異が考慮されてもよく、温度が推定される精度に不利な影響を与えない。

更に、本発明の実施形態は調理器具に関して述べられたが、他の実施形態において、加熱される材料が食料ではなくてもよい。例えば、本発明の実施形態は、加熱される材料が水を有するフェイシャルスチーマを有してもよい。概して、本発明の実施形態は、任意の加熱される材料の温度が推定されることを可能にし得る。

"有する"という動詞の使用及びその活用は、請求項及び詳細な説明に記載されたもの以外の要素の存在を除外するものではない。要素又はステップの単数表記の使用は、斯様な要素又はステップの複数の存在を除外するものではない。図面及び詳細な説明は、単なる例示として考慮されるべきであり、本主題を限定するものではない。請求項中の任意の参照符号は、その範囲を限定するものとして考慮されるべきではない。

Claims (15)

1. 加熱される材料の温度を推定する方法であって、
   測定された温度に依存して加熱要素に電力を供給するステップと、
   供給される電力量が時間とともに変化する割合を計算するステップと、
   加熱される材料の熱特性に関するパラメータの値を決定するために、計算された割合を前記割合の複数の既知の値と比較するステップと、
   前記パラメータの決められた値に基づいて、推定温度を計算するステップとを有し、
   前記割合の既知の値は、前記パラメータの対応する既知の値とともにメモリに格納される、方法。
2. 電力を加熱要素に供給するステップは、測定された温度に依存して、供給電力をオン及びオフに繰り返し切り替えるステップを有する、請求項１に記載の方法。
3. 供給される電力量が時間とともに変化する割合を計算する前に、前記供給電力に関する記録データに移動平均フィルタを適用するステップを更に有する、請求項２に記載の方法。
4. 前記推定温度は、式
   

   

   に基づいて計算され、ここで、Ｔは、推定温度であり、Ｔ_０は、開始温度であり、Ｔ_ｆは、設定温度であり、ｔは、加熱の開始からの経過時間であり、Ｂは、加熱される材料の熱特性に関するパラメータである、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の方法。
5. 前記測定された温度は、加熱要素の温度、又は、前記加熱要素と、前記加熱される材料を含む容器、例えば調理面との間の接合層の温度である、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の方法。
6. 電力を加熱要素に供給するステップは、前記測定された温度の値を予め決められた温度範囲内に維持するように電力を供給するステップを有する、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の方法。
7. 供給される電力量が時間とともに変化する、計算された割合の変化を検出することにより、前記加熱される材料の温度降下を検出するステップを更に有する、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の方法。
8. 前記温度降下の前後の前記供給電力に関する記録データに基づいて、前記温度降下を検出した後の前記推定温度を再計算するステップを更に有する、請求項７に記載の方法。
9. 加熱される材料の温度を推定するための装置であって、
   加熱されるべき材料を入れるように構成された容器と、
   加熱要素と、
   前記加熱要素に電力を供給するように構成された電源と、
   温度を測定するように構成された温度センサと、
   メモリと、
   測定された温度に依存して前記加熱要素への電力の供給を制御するように構成された制御ユニットとを有し、
   前記制御ユニットは、
   供給される電力量が時間とともに変化する割合を計算するように構成された第１の計算部と、
   加熱される材料の熱特性に関するパラメータの値を決定するために、計算された割合を前記割合の複数の既知の値と比較するように構成された比較部と、
   前記パラメータの決められた値に基づいて、推定温度を計算するように構成された他の計算部とを有し、
   前記割合の既知の値は、前記パラメータの対応する既知の値とともに前記メモリに格納される、装置。
10. 前記電源と前記加熱要素との間に接続されたスイッチングユニットを更に有し、
    前記スイッチングユニットは、電力が加熱要素に供給されるＯＮ状態と、電力が加熱要素に供給されないＯＦＦ状態との間で切り替え可能であり、
    前記制御ユニットは、測定された温度に依存して、ＯＮ状態とＯＦＦ状態との間で前記スイッチングユニットを繰り返し切り替えるように構成される、請求項９に記載の装置。
11. 前記制御ユニットは、更に、供給される電力量が時間とともに変化する割合を計算する前に、前記供給電力に関する記録データに移動平均フィルタを適用するように構成される、請求項１０に記載の装置。
12. 前記温度センサは、前記加熱要素の温度、又は、前記加熱要素と、調理面のような前記容器との間の接合層の温度を測定するように前記加熱要素に近接近して配置される、請求項９〜１１のうちいずれか一項に記載の装置。
13. 前記制御ユニットは、前記測定された温度の値を予め決められた温度範囲内に維持するように前記加熱要素に電力を供給するように構成される、請求項９〜１２のうちいずれか一項に記載の装置。
14. 前記制御ユニットは、供給される電力量が時間とともに変化する、計算された割合の変化を検出することにより、前記加熱される材料の温度降下を検出するように構成される、請求項９〜１３のうちいずれか一項に記載の装置。
15. 前記制御ユニットは、更に、前記温度降下の前後の前記供給電力に関する記録データに基づいて、前記温度降下を検出した後に前記推定温度を再計算するように構成される、請求項１４に記載の装置。

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