JP5865144B2 - 炊飯機能付コンロ - Google Patents
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前記鍋内の米量を推定する米量推定手段と、
前記沸騰維持工程における加熱終了時点を決定するための基準となる加熱標準時間を、前記米量推定手段により推定された米量に基づいて決定する加熱標準時間決定手段と、
前記加熱標準時間と前記沸騰維持工程における前記鍋底温度の変化量とに基づいて前記加熱終了時点を決定する加熱終了時点決定手段と、
前記沸騰維持工程の開始時点を、前記昇温工程における前記鍋底温度の勾配である昇温勾配と、前記沸騰維持工程において前記鍋底温度が所定時間維持されたときの温度である
沸騰維持温度とから決定する開始時点決定手段を備え、
前記開始時点決定手段は、前記昇温工程における前記鍋底温度の時間変化を前記昇温勾配の傾きをもつ近似直線で近似したときに、前記近似直線において温度が前記沸騰維持温度となる時点を前記沸騰維持工程の開始時点として決定する点にある。
前記米量推定手段が、前記第1吸水工程における前記鍋底温度の勾配である吸水勾配を求め、前記吸水勾配と前記米量推定用熱量とを用いて熱バランス方程式を解くことにより、米量を推定すると良い。
に行うことが出来る。よって、米量を適切に推定することで良好な炊飯結果を安定的に得ることができる。
前記鍋内の米量を推定する米量推定手段と、
前記沸騰維持工程における加熱終了時点を決定するための基準となる加熱標準時間を、前記米量推定手段により推定された米量に基づいて決定する加熱標準時間決定手段と、
前記加熱標準時間と前記沸騰維持工程における前記鍋底温度の変化量とに基づいて前記加熱終了時点を決定する加熱終了時点決定手段と、
前記沸騰維持工程の開始時点を、前記昇温工程における前記鍋底温度の勾配である昇温勾配と、前記沸騰維持工程において前記鍋底温度が所定時間維持されたときの温度である沸騰維持温度とから決定する開始時点決定手段を備え、
前記加熱終了時点決定手段が、
前記加熱標準時間内に、前記鍋底温度が加熱終了用閾値に達した場合には、前記加熱標準時間が経過した時点を、前記加熱終了時点とし、
前記加熱標準時間内に、前記鍋底温度が前記加熱終了用閾値に達しなかった場合には、前記鍋底温度が前記加熱終了用閾値に到達した時点を、前記加熱終了時点とする点にある。
以下では、本願発明に係る炊飯機能付コンロの一例として、図1に示すガスコンロ1を説明する。ガスコンロ1は、被載置物を載置するための五徳6を備え、五徳6に載置された炊飯用鍋4の底面の温度である鍋底温度を測定する温度センサ2、炊飯用鍋4を加熱するガスバーナー3、及び炊飯時のガスバーナー3による加熱量及び加熱時間を制御する制御手段5を備えている。制御手段5は、マイクロプロセッサ及び半導体メモリを含むマイクロコンピュータを主要な機器として構築される。ここで、ガスバーナー3が、本願発明における「加熱手段」に相当する。
図3に、本願発明に係る制御手段5の火力制御の概要を示す。グラフの縦軸は鍋底温度Tを、横軸は、炊飯開始時を0としたときの経過時間を表している。また、グラフ下部には、各工程におけるガスバーナー3の火力を示している。図示するように、制御手段5は、ガスバーナー3の火力及び加熱時間を制御することで、炊飯開始から時間の経過に従って、いわゆる吸水工程A、昇温工程B、沸騰維持工程Cを順に実行するように構成されている。本実施形態においては、むらし工程Dでは、制御手段5はガスバーナー3を消火したままとしている。
本実施形態においては、制御手段5は、吸水工程Aにおいて、ガスバーナー3を所定時間、米量推定用熱量Qで動作させる第1吸水工程A1と、ガスバーナー3を第1吸水工程A1に比べ弱い熱量で動作させる第2吸水工程A2とを実行する。第1吸水工程A1は、温度変化量から炊飯用鍋4内の米量Wrを推定するために、一定の火力で炊飯用鍋4を加熱する工程であり、第2吸水工程A2は、米の吸水を促進するために炊飯用鍋4内の水温を適温に保つように第1吸水工程A1に比べ弱火にして(本実施形態では火力を「微弱」にして)、炊飯用鍋4を加熱する工程である。
図2に示すように、制御手段5は、第1吸水工程A1において炊飯用鍋4内の米量を推定する米量推定手段51を備えている。より詳しくは、米量推定手段51は、温度センサ2の出力に基づいて第1吸水工程A1における鍋底温度Tの勾配である吸水勾配d1を求め、吸水勾配d1と米量推定用熱量Qとを用いて熱バランス方程式を解くことにより、米量Wrを推定する。本実施形態においては、第1吸水工程A1における鍋底温度Tの変化を近似直線で表し、吸水勾配d1として、その近似直線の傾きを用いている。また、米量推定用熱量Qは第1吸水工程A1において一定の熱量であるとしている。より具体的には、例えば、ガスバーナー3の火力を最大とした状態の熱量とすることができる。
CpWpΔTp+CwWwΔTw+CrWrΔTr=Qinη … (1)
κ=Ww/Wr (=水重量「g」/米重量「g」) … (2)
ここで、
Cp,Wp,ΔTp:炊飯用鍋4の比熱[J/g℃]、重量[g]、昇温速度[℃/s]
Cw,Ww,ΔTw:水の比熱[J/g℃]、重量[g]、昇温速度[℃/s]
Cr,Wr,ΔTr:米の比熱[J/g℃]、重量[g]、昇温速度[℃/s]
(1)式及び(2)式より、米量Wrは、
Wr=(Qinη−CpWpΔTp)/(CwκΔTw+CrΔTr) …(3)
となる。
さらに、米と水は完全混合であると考えるとΔTw=ΔTr、炊飯用鍋4の内表面の温度は水と同じ温度Tw、外表面の温度は温度センサ2の出力(鍋底温度T)と同じと考えるとΔTp=(1/2)ΔTw(1+1/a)(aは、鍋底温度Tと炊飯用鍋4内の水温の関係を示す既知の係数)となるので、(3)式から米量Wrを推定することができる。
制御手段5は、さらに、沸騰維持工程Cにおける加熱終了時点teを決定するための基準となる加熱標準時間Δtc(図3参照)を、米量推定手段51により推定された米量Wrに基づいて決定する加熱標準時間決定手段52を備えている。ここで、加熱標準時間Δtcは、炊飯用鍋4がガスコンロ1上に正しく載置されていた場合に、沸騰維持工程Cに必要とされる理想的な加熱時間を表す。
本実施形態においては、制御手段5は、昇温工程Bにおけるガスバーナー3の火力を第1吸水工程A1と同様としている。図2に示す開始時点決定手段54は、昇温工程Bにおける鍋底温度Tの勾配である昇温勾配d2を求めるように構成されている。
制御手段5は沸騰維持工程Cにおいて、炊飯用鍋4内の水が沸騰したと推定された段階で所定の熱量で炊飯用鍋4を加熱する第1沸騰維持工程C1と、第1沸騰維持工程C1に比べ低い熱量で炊飯用鍋4を加熱する第2沸騰維持工程C2とを実行する。本実施形態においては、第1沸騰維持工程C1における熱量は、第1吸水工程A1における熱量と同様としている。具体的には、第1沸騰維持工程C1及び第1吸水工程A1とも火力を「強火」としている。また、第2沸騰維持工程C2は火力を「弱火」としている。
ここで、昇温工程Bから沸騰維持工程C(第1沸騰維持工程C1)に移るタイミングにおいては、図3に示すように、鍋底温度Tの変動が見られる。このため沸騰維持工程Cの開始時点t0は、単に鍋底温度Tを計測するだけでは決定することが難しい。
本願発明に係る制御手段5は、上述のようにして、沸騰維持工程Cの開始時点を正確に決定することができるため、加熱標準時間Δtcに従って、適切に炊飯用鍋4を加熱することができる。しかしながら、炊飯用鍋4が、傾斜してガスコンロ1に載置されている場合などには、加熱標準時間Δtcでは、加熱時間が過不足するおそれがある。
以下では、加熱終了時点決定手段55が加熱終了時点teを変更する場合の条件についてより詳しく説明する。
このようにすることにより、何等かの理由で、鍋底温度Tが高く検出されることに起因する加熱不足を解消できる。
鍋底温度Tが適切な温度変化を示すまで加熱を持続し、加熱不足を解消できる。
図9に、本願発明に係る制御手段5の火力制御のフローの一例を示す。ガスコンロ1に米と水が入れられた炊飯用鍋4が載置され、ガスコンロ1に設けられたスイッチなどにより炊飯がスタートすると、制御手段5は、まずガスバーナー3の火力を強に設定する(ステップ#1)。次に、スタートから60秒が経過するまで待機し(ステップ#2:No)、60秒が経過すると(ステップ#2:Yes)、この60秒間における鍋底温度Tの変化に基づき吸水勾配d1を導出する(ステップ#3)。
(1)上記実施形態においては、米量推定手段51が、熱バランス方程式を用いて米量Wrを推定したが、その他の方法で米量Wrを推定しても構わない。例えば、ガスコンロ1に設けられたスイッチ類などにより、米量をガスコンロ1の使用者が入力し、その値を、炊飯用鍋4内の米量Wrとして扱っても構わない。
2 :温度センサ
3 :ガスバーナー
4 :炊飯用鍋
5 :制御手段
51 :米量推定手段
52 :加熱標準時間決定手段
53 :データベース
54 :開始時点決定手段
55 :加熱終了時点決定手段
A :吸水工程
A1 :第1吸水工程
B :昇温工程
C :沸騰維持工程
Q :米量推定用熱量
T :鍋底温度
T1 :沸騰維持温度
Thr :加熱終了用閾値
Wr :米量
d1 :吸水勾配
d2 :昇温勾配
t0 :開始時点
te :加熱終了時点
Δtc :加熱標準時間
Claims (4)
- 鍋の底面の温度である鍋底温度を測定する温度センサ、鍋を加熱する加熱手段、及び炊飯に際して吸水工程、昇温工程、沸騰維持工程を順に実行するとともに各工程において前記温度センサの出力に基づいて炊飯時の前記加熱手段による加熱量及び加熱時間を制御する制御手段を備えた炊飯機能付コンロであって、
前記鍋内の米量を推定する米量推定手段と、
前記沸騰維持工程における加熱終了時点を決定するための基準となる加熱標準時間を、前記米量推定手段により推定された米量に基づいて決定する加熱標準時間決定手段と、
前記加熱標準時間と前記沸騰維持工程における前記鍋底温度の変化量とに基づいて前記加熱終了時点を決定する加熱終了時点決定手段と、
前記沸騰維持工程の開始時点を、前記昇温工程における前記鍋底温度の勾配である昇温勾配と、前記沸騰維持工程において前記鍋底温度が所定時間維持されたときの温度である沸騰維持温度とから決定する開始時点決定手段を備え、
前記開始時点決定手段は、前記昇温工程における前記鍋底温度の時間変化を前記昇温勾配の傾きをもつ近似直線で近似したときに、前記近似直線において温度が前記沸騰維持温度となる時点を前記沸騰維持工程の開始時点として決定する炊飯機能付コンロ。 - 前記制御手段が、前記吸水工程において前記加熱手段を所定時間、米量推定用熱量で動作させる第1吸水工程を実行し、
前記米量推定手段が、前記第1吸水工程における前記鍋底温度の勾配である吸水勾配を求め、前記吸水勾配と前記米量推定用熱量とを用いて熱バランス方程式を解くことにより、米量を推定する請求項1に記載の炊飯機能付コンロ。 - 前記加熱終了時点決定手段が、
前記加熱標準時間内に、前記鍋底温度が加熱終了用閾値に達した場合には、前記加熱標準時間が経過した時点を、前記加熱終了時点とし、
前記加熱標準時間内に、前記鍋底温度が前記加熱終了用閾値に達しなかった場合には、前記鍋底温度が前記加熱終了用閾値に到達した時点を、前記加熱終了時点とする請求項1または2に記載の炊飯機能付コンロ。 - 鍋の底面の温度である鍋底温度を測定する温度センサ、鍋を加熱する加熱手段、及び炊飯に際して吸水工程、昇温工程、沸騰維持工程を順に実行するとともに各工程において前記温度センサの出力に基づいて炊飯時の前記加熱手段による加熱量及び加熱時間を制御する制御手段を備えた炊飯機能付コンロであって、
前記鍋内の米量を推定する米量推定手段と、
前記沸騰維持工程における加熱終了時点を決定するための基準となる加熱標準時間を、前記米量推定手段により推定された米量に基づいて決定する加熱標準時間決定手段と、
前記加熱標準時間と前記沸騰維持工程における前記鍋底温度の変化量とに基づいて前記加熱終了時点を決定する加熱終了時点決定手段と、
前記沸騰維持工程の開始時点を、前記昇温工程における前記鍋底温度の勾配である昇温勾配と、前記沸騰維持工程において前記鍋底温度が所定時間維持されたときの温度である沸騰維持温度とから決定する開始時点決定手段を備え、
前記加熱終了時点決定手段が、
前記加熱標準時間内に、前記鍋底温度が加熱終了用閾値に達した場合には、前記加熱標準時間が経過した時点を、前記加熱終了時点とし、
前記加熱標準時間内に、前記鍋底温度が前記加熱終了用閾値に達しなかった場合には、前記鍋底温度が前記加熱終了用閾値に到達した時点を、前記加熱終了時点とする炊飯機能付コンロ。
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