JPH0124488B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガスコンロのような加熱調理器を用い
て調理する場合、その調理温度を精度よく得よう
とした調理用温度制御装置に関するものである。

最適な調理温度は、どんな調理物にもあり、実
際に調理を行う場合、その最適温度とすることは
難しかつた。例えば、天プラを行う場合、油の温
度管理が難しく、高すぎたり、低すぎたりすると
美味しくできあがらなかつた。また油の老化も早
め無駄が生じていた。そこで内容物の温度を検出
して、温度制御を行う方法が考えられた。しかし
内容物の温度を検出するために温度センサを調理
鍋の中に投入するのは使い勝手が悪く、また不潔
感がある。このため、温度センサを調理鍋の底に
接触させ鍋底温度を検出して内容物の温度を類推
する方法が考案された。しかし、この方法では、
鍋底温度と内容物の温度が一定でなく、内容物の
調理量の多少によつて変化するという欠点があつ
た。

本発明は鍋底の温度を検出する調理用温度制御
装置において、内容物の調理量に応じて予め設定
した設定温度の温度補正を行い調理に適した温度
を得ようとするものである。このため、鍋底の温
度上昇が調理量の多少に応じて安定した後の一定
時間における傾斜値を検出し、その値を函数とし
て補正温度を演算する構成としたものである。

以下図に従つて本発明について説明する。

第１図は本発明を応用した制御システムの例を
示す図で、この例では、ガステーブルコンロに応
用した例で示す。１はガス入口でガスは、比例制
御弁や電磁弁からなる加熱制御手段２を通つてバ
ーナ３で燃焼する。バーナ３は鍋４の底部を加熱
し内容調理物５に熱を加える。６は鍋４の底面と
接触する温度センサ、７は温度センサ６の温度を
検出する温度検出部、８は調理温度を任意に設定
可能とした温度設定部、９は温度検出部７に付設
し、鍋底の温度上昇の傾斜を検出する調理量検知
部、１０は調理量検知部９により傾斜の度合に応
じて調理量の多少を判断して予め設定した温度設
定部８の設定温度を補正する温度補正部、１１は
比較部で温度検出部７の温度と温度補正部１０で
補正された温度T₀とを比較し、熱量制御部１２
により加熱制御手段２でガス量を比例的に増減制
御する比例弁とガスを開閉する電磁弁との、それ
ぞれを適宜駆動してバーナ３の燃焼量を制御す
る。なお、加熱制御手段２の比例弁と電磁弁は個
別に設けても、比例弁で電磁弁を兼用してもよ
い。従つて、調理量が変化しても調理物５の温度
が温度設定部８での設定温度になるよう補正する
構成となつている。

ここで従来の制御方法であれば、第９図のよう
にセンサ６の信号を直接熱量制御部１２に導入
し、これにより加熱制御手段２の駆動信号を出力
する。つまり、センサ６の信号が熱量制御部１２
の設定温度より低い場合は熱量制御部１２の比例
弁２が全開となりバーナ３が最大燃焼となる。セ
ンサ６の温度が上昇して設定温度に近ずくにつれ
て比例弁は除々に絞り始められ燃焼量も次第に絞
られる。センサ６の温度が設定温度を越えば比例
弁は全閉となりバーナ３の燃焼は停止する。この
場合、センサ６の温度と調理物５の温度の相関が
一定であれば問題ない。しかし調理する度に、常
に調理量が一定でなく、種々変化するため、セン
サ６の温度と調理物５の相関をとることは困難で
ある。例えば天プラを行うとき、油量が多い場合
と少ない場合とでは、熱量制御部１２で同一の設
定温度にすれば、油の温度は前者が低く、後者が
高く、また、その温度差も大きいため実用上問題
があつた。さらに煮炊きでは、水量の変化が天プ
ラの油量以上に大きく、その水量の多少による温
度差は極めて大きいものである。

第２図は温度上昇特性で、調理量検知部９の検
出方法と比較部１１へ取込む温度検出部７の温度
信号のサンプリング方法とを示し、横軸Ｘは時
間、縦軸Ｔは温度を示す。図は天プラを揚げる場
合の特性例でＡは内容物の温度つまり油温、Ｂは
鍋底の温度つまりセンサ６による検知温度を示
す。温度T_sは加熱により油温とセンサ温のカー
ブＡ，Ｂは共に次第に温度上昇してゆき、温度
T_bを越えるとセンサ温Ｂの温度上昇は調理量に
応じた一定の安定した上昇となる。この温度T_b
は天プラ油の場合、約100℃前後である。100℃以
内の調理では温度T_bは約60℃である。調理量検
知部９は温度T_bを越えた後の測定開始温度T_a（天
プラのように高温調理は120℃，100℃以下の低温
調理では70℃程度になる）から一定時間（本実施
例では20秒）の傾斜値（W₁＝T_c−T_a）により調
理量を判断する。ここで油温Ａとセンサ温Ｂの温
度差は油量が多い程大きく、少ない程小さい。従
つて鍋４に標準量の油量すなわち標準調理量では
一定の温度の補正を行いその標準量より多いと傾
斜W₁が標準量より小さくなりプラス補正少ない
と傾斜W₁が標準量より大きくなりマイナス補正
するよう傾斜W₁により調理量に応じた温度の補
正TW₁を行うことができる。すなわちこの調理
量による温度差と傾斜W₁とに相関式が成立し補
正温度TW₁が求められる。

調理量検知部９の傾斜W₁により、補正温度
TW₁が求められ、温度設定部８設定した設定温
度T₁に油の温度がなるようセンサ温Ａの値をT₀
＝T₁＋TW₁で決められる。比較部１１は補正さ
れた温度T₀と温度検出部７の温度信号と比較す
るため、サンプリング時間△Ｘ毎の温度T_d-o〜
T_dを順次測定してゆき、補正された温度T₀と比
較する。センサ温ＢがT₀となつた時鍋４内の油
温Ａが、予め設定した温度T₁になつている。今、
時間X_dでセンサ温T_dとなりT₀を越えた場合は、
熱量制御部１２により、加熱制御手段２の比例弁
と電磁弁とで、以後、或温度巾△ＴでT₀を維持
するよう動作する。

第３図は、温度T₀に到達した後の制御特性を
示し横軸Ｘは時間、特性Ｙの縦軸Ｔは温度で破線
Ａは第２図と同様に調理物５の温度、実線Ｂはセ
ンサ６の温度を示す。特性Ｚの縦軸Ｉは、加熱制
御手段２の比例弁で電磁弁を兼用した例で、比例
弁電流Ｉを示し、これはバーナ３の燃焼量に比例
する。時間X_dまでは第２図に示す比較部１１の
信号がT_d≧T₀となる前で、比例弁電流Ｉは最大
であり、バーナ３の燃焼量も最大燃焼となる。時
間X_dでセンサ温T_dとなり、調理物５の温度が設
定温度T₁となり比例弁電流Ｉを絞つたり、閉じ
たりして、燃焼量を絞つたり停止させT₀を温度
巾△Ｔで維持する。ここで設定温度T₁を補正し
た温度T₀とセンサ温Ｂの差に応じて比例弁電流
Ｉつまり燃焼量を制御する。

今、時間X_eで調理物５を追加した場合、調理
物温度Ａは低下する。これに伴いセンサ温Ｂも低
下し調理物温度Ａの低下を検知し、熱量制御部１
２は、この温度T_eと補正された温度T₀の差に応
じて比例弁電流ＩをI_eに増加させる。これによ
り、燃焼量も増加して温度Ｂは元の温度T₀に戻
り、同様に温度T₁を維持する。I_eの大きくは、
T₀―T_eの大きさに応じて変化し、T₀―T_eが大き
い場合はI_eは大きく、T₀―T_eが小さいとI_eは小さ
くなる。

以上のような複雑な制御システムを作成する場
合、最近マイクロコンピユータ（以後マイコンと
呼ぶ）がよく使用される。第４図に第１図〜第３
図で説明した内容の制御システムをマイコンを使
用して作成した場合の簡単なフロー図で示す。

図でIGはバーナ３の着火シーケンスのサブル
ーチン、Ｓはセンサ６の温度Ｂを読込むサブルー
チン、SSは温度T₀―T_eの大きさに応じて、加熱
制御手段２の比例弁の絞り量を増減させたり、閉
じたりする電流Ｉを出力するサブルーチンを示
す。

（）は調理量検知部で温度T_sから加熱開始
し、センサ温ＢのT_aがT_bより低い場合は図の
（）のループを通りT_a≧T_bとなるのを持つ。
T_a≧T_bとなると測定開始温T_aと20秒経過後のT_c
の温度上昇傾斜W₁から調理量による温度補正
TW₁を演算する。（）は鍋４に入れる調理量に
最大と最少の限界があるため補正温度TW₁の上
下限の規制部であり、補正温度TW₁が上下限
（予め定めた温度）Ｋ，Ｌ以上又は以下であれば、
ＫとＬで規制する。（）は温度補正部で、温度
設定部８で設定された設定温度T₁と前記補正温
度TW₁とによりT₀を決める。（）は比較部で
T₀とサンプリング時間△Ｘ毎に読込まれるセン
サ温T_d-o〜T_dとを比較しT_d≧T₀となるのを待
つ。（）は熱量制御部でT₀―T_eの温度に応じた
出力SSにより加熱制御手段２の比例弁に出力す
る。X_ENDは予め設定した調理時間Ｘが終了した
場合に動作を停止させるプログラムを示す。な
お、調理量検知部（）の補正温度TW₁を演算
するｍ，ｎは定数である。第５図は第４図の調理
量検知部（）に加熱開始温度T_sによる修正を
行つた例を示す。これは加熱開始温度T_sが室温
より高い予め定めた温度Ｑから設定温度T₁に近
い予め定めた温度Ｐの温度範囲では、傾斜値W₁
を函数として演算しW₁をW₁′に修正する修正部
I″を有し、更に温度Ｐ以上であれば補正温度TW₁
を予め定めた補正温度Ｏに修正する修正部I′を有
した構成となしている。第６図は第４図の調理量
検知部（）の傾斜値W₁がａ，ｂ，ｃの３点で
分岐する分岐部Ｉを有している。すなわち調理
量の多少による傾斜値W₁によつて分岐部Ｉで
分岐され、分岐された条件に応じて定数ｍ，ｎを
ｍ，m′，m″とｎ，n′，n″に変更させそれぞれ傾
斜値W₁を函数として調理量に応じて複数個に分
岐し補正温度TW₁を演算する構成を示している。

第７図は本発明の具体的実施例を示したもので
ある。温度制御装置の中核となるのはLSIチツプ
１００であり、本例ではストアドプログラム方式
の汎用チツプであるマイクロコンピユータを使用
している。Sφ，S₁，Aφ，A₁，A₂，A₃は入力端
子、Cφ，C₁，C₂，C₃，C₄，C₅，C₆，C₇，C₈，
C₉，C₁₀，C₁₁，C₁₂，Dφ，D₁，D₂，D₃，D₄，
D₅，D₆は出力端子、V_DDおよびV_SSは電源供給端
子、RESETはチツプのイニシヤライズ端子、
OSCは基本クロツク発振用の端子を示す。入力
端子S₁はマイクロコンピユータ１００に商用電源
周波数を入力する端子であり、トランジスタ１０
１、抵抗１０２，１０３により波形成形して入力
される。マイクロコンピユータ１００は商用電源
周波数（例えば60Hz）を調理時間タイマ等の基準
時間として計数する。端子Sφは地域によつて異
なる商用電源周波数に対応してマイクロコンピユ
ータ１００の動作シーケンスを選ぶため、抵抗１
０４とジヤンピングワイヤ１０５の有無によつて
Sφの電位、すなわちロジツクレベルを変えて入
力する端子である。

Cφ，C₁，C₂，C₃，C₄は調理温度あるいは時間
を表示する発光ダイオードユニツト１０６を駆動
するための出力端子であり、ラツチ回路１０７、
発光ダイオードドライブ回路１０８により、出力
Cφ〜C₄に対応した発光ダイオード１０６′が点灯
する。抵抗郡１０９は発光ダイオード１０６′の
電流制限用抵抗を示す。

また出力端子C₅，C₆，C₇，C₈，C₉，C₁₀，C₁₁，
C₁₂は比例制御弁２′の駆動用出力であり８ビツト
で2⁸＝256段階に燃焼量を制御できる。ここで１
１０はラツチ回路、１１１はマイクロコンピユー
タ１００の８ビツトのデジタル出力をそれに対応
したアナログ電位に変換するＤ／Ａ変換回路、１
１２はＤ／Ａ変換回路１１１の出力を保持するホ
ールド回路を示し、増幅回路部１１３を通して比
例制御弁２′を駆動する。

端子D₄は調理中に必要なポイント、例えば調
理終了等を報知するブザー１１４を駆動するもの
で発振回路１１５を通してブザーを鳴らせる。こ
こで発振回路１１５はマイクロコンピユータ１０
０のクロツクにより代用させてもよい。D₅は燃
焼停止用の電磁弁２″の駆動用端子、D₆は点火器
３′の駆動出力端子を示す。またD₄，D₅，D₆はラ
ツチ回路１１６により出力データがラツチされ
る。ここでラツチ回路１０７，１１０，１１６お
よびホールド回路１１２は出力端子D₃によりデ
ータの更新がなされる。

入力端子Aφ，A₁，A₂，A₃は４ビツトのデー
タをマイクロコンピユータ１００に入力する端子
を示す。端子Aφ〜A₃は温度センサ６の入力およ
びバーナ３の着火失火を検出する入力、またガス
のコツクの開閉入力等の入力信号が接続されてい
る。ここで本実施例で説明しているガステーブル
コンロでは使用温度範囲が約50〜250℃であり、
200℃の温度幅を必要とする。これを１℃の分解
能で検出するためには200ステツプが必要となり、
このためには８ビツトのデータをマイクロコンピ
ユータ１００に入力する必要がある。以上から温
度センサ６と抵抗１１７の分圧電位をＡ／Ｄ変換
回路１１８により８ビツトのデジタル信号に変換
し、これを上位４ビツトと下位４ビツトに分割し
て入力する構成としている。またコツクスイツチ
１１９と、燃焼検知用熱電対１２０による起電力
を検出する燃焼検知回路１２１の信号も同様に入
力されている。これ等の入力信号の選択は出力端
子Dφ，D₁，D₂により行なう構成としている。１
２２，１２３，１２４，１２５は入力バツフア回
路を示す。

またここでは省略しているがこれ以外に温度セ
ンサ６の設定温度も必要に応じて入力する構成と
すればよい。マイクロコンピユータ１００の入力
ポートA₀〜A₃がもつと多い場合、例えば８ビツ
トであれば前述のような４ビツト毎に分割する必
要はなくなる。

第８図はマイクロコンピユータ１００のアーキ
テクチヤの代表例である。

ROMは固定的記憶部であり、設定、表示、お
よび動作に係わる制御手続がプログラムされ命令
コードの形式で記憶されている。本例のマイクロ
コンピユータは８ビツトの命令コードを最大2048
ステツプまで記憶できる。IRは命令レジスタで
ありROMから続出された命令コードを一時的に
記憶する。PCはプログラはプログラムカウンタ
であり、ROM内における命令コードのアドレス
を指定、更新するもので最大2048ステツプ（＝
2″）のアドレスを指定する必要があるので11ビツ
ト必要となる。

STACKは、サブルーチンをコントロールした
場合の帰り番地を保持するレジスタである。
MPX１２６は、スタツクに保持されたアドレス
と、BR（ブランチ）命令を実行したときの指定
アドレスとを選択するマルチプレクサである。
INST，DECは命令デコーダであり命令レジスタ
の内容を解読する。

RAMは書込みおよび読出し可能なデータメモ
リであり、４ビツト単位で記憶、および読出しが
できる。記憶容量は４ビツト×128ステツプであ
る。128ステツプのアドレシングは、７ビツトで
可能であり、RAMのアドレスレジスタとしては
３ビツトのＸレジスタと４ビツトのＹレジスタが
ある。

またＹレジスタの内容はDEC１２７によつて
デコードし、Cφ〜C₁₂の出力端子を個別に指定す
る。

ALUは演算論理ユニツトであり各種の処理判
定を行なう。ALUには命令によつて２組の４ビ
ツトデータが命令に対応して入力され、処理の結
果は必要に応じてACC（アキユムレータ）、CF，
ZF（フラツグ）、Ｙレジスタ、またはRAMに格納
される。TEMPは一時記憶のために使う４ビツ
トレジスタである。

PSはプログラムステータスであり命令によつ
てセツトまたはリセツトされる１ビツトのレジス
タである。CFはキヤリフラツグであり、ALUで
処理した結果、最上位ビツトから桁上げが生じた
ときにセツトされる。ZFはゼロフラツグであり、
ALUで処理した結果がゼロの場合セツトされる。

Ｃは比較回路を示す。CGはクロツクジエネレ
ータでマイクロコンピユータの動作の基本周波数
信号を発生する回路、CNT.SEQはコントロール
シーケンス回路で、マイクロコンピユータの内部
動作手順を制御する。第８図における信号線に付
加された数字は信号線のビツト数を表わす。

以上のようなマイクロコンピユータのアーキテ
クチヤは、それ自身のROMに格納された命令コ
ードにしたがつて制御され、その結果として各入
出力端子につながる各種機器をコントロールし、
また自動調理用の加熱パターンの記憶およびその
読出しを行なう。

なお、本発明の温度制御機能は、マイクロコン
ピユータのROMに全ての制御シーケンスを格納
されており、調理検知部９の傾斜値W₁と温度検
出部７の温度はRAMにメモリーされる。

以上説明してきたように、本発明の調理用温度
制御装置は、天プラをあげる場合や牛乳、水を温
める場合等に調理量検知部で調理量に応じた一定
の安定した温度上昇に到達した後の傾斜値によつ
て調理量を判断し、その傾斜値を函数として補正
温度を演算し、予め設定した設定温度に調理物の
温度がなるようセンサ温度が決められ、天プラに
最適な温度や飲みごろの牛乳温度等が得られ、以
後もその適温を維持するよう制御される。従つて
調理する度に調理量が変つても調理物の温度を精
度よく得ることができる。

また、規制部は鍋に入れる調理量には、最少か
ら最大の限界があるため、なにかの異常で補正温
度が上下限を越える場合は、予め定めた温度に補
正するので調理の大きな失敗を防止でき安全であ
る。

さらに、調理量検知部は、温度センサの温度が
予め定められた温度以上になつた点で計測する構
成であり、加熱による鍋底の結露や調理物の対流
等の影響で生じる温度フラツキ部を無視し、温度
上昇の安定した傾斜を用いるため確実な補正がで
き正確な調理温度が得られる。

次に、調理量検知部の修正部は、加熱開始温度
が或温度範囲では、計測した傾斜値を函数として
傾斜値を修正し補正温度を演算したり、さらに、
或温度以上であれば補正温度を予め定めた補正温
度に修正するため加熱開始温度が高温で設定温度
近辺であつたり、また傾斜値を計測する温度近辺
であつても補正温度を修正でき精度よい調理温度
が得られる。

また、調理量検知部の分岐部は、調理量が水量
で0.2から７のごとく極めて広範囲の場合に
有効で、調理量による傾斜値で複数段に分岐し、
分岐された条件に応じて定数を変更させ補正温度
を演算するため、調理量が大巾に変化しても、い
つそう精度よく調理温度を得ることができる。

さらに、傾斜検知部や比較部は、予め定められ
た時間毎のサンプリングによるセンサ温度の傾斜
やセンサ温度を計測する構成とすることにより、
マイコン等による制御が容易となりプログラムの
処理のみで精度よく制御温度の検知が可能となり
非常に簡単にシステムを構成できる。

このように、調理量検知部により、調理物の量
に無関係で最適な調理温度が得られると共に、規
制部で補正温度の上下限を規制したり、修正部で
加熱開始温度による補正温度を修正したり、分岐
部で調理量に応じて精度よく補正温度を演算する
ため実使用に適応でき便利な加熱調理器を提供す
ることができる。

尚本実施例では、ガステーブルコンロの比例式
を例にして説明したが、電気コンロその他の加熱
調理器でもよく、またコンロ以外にオーブンにも
応用可能である。さらに比例制御でなくハイ，ロ
ー制御、オンオフ制御等であつてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の調理用温度制御装置の一実施
例を示す制御システム図、第２図はセンサ温度と
調理物温度の温度上昇状態を示す特性図であり、
調理量検知部の温度傾斜と比較部の温度検出状態
も合せて示している。第３図は調理温度を検知し
た後の熱量制御部の動作を説明する特性図、第４
図は本発明の制御部をマイクロコンピユータで構
成した場合の一例を示す概略のフロー図であり、
第５，６図は第４図の調理量検知部（）の他の
実施例を示す部分フロー図、第７図は本発明のマ
イコンを含む詳細な制御回路図、第８図はマイコ
ンのアーキテクチヤの説明図、第９図は従来例に
よる比例制御システムの制御システム図を示す。 ２…加熱制御手段、２′…比例制御弁、２″…電
磁弁、３…バーナ（加熱手段）、４…鍋、５…調
理物、６…温度センサ、７…温度検出部、８…温
度設定部、９，…調理量検知部、１０，…温
度補正部、１１，…比較部、１２，…熱量制
御部、W₁…傾斜値、TW₁…補正温度、T₁…設定
温度、T₀…補正された温度、…規制部、Ｋ…
予め定めた上限値、Ｌ…予め定めた下限値、T_b
…測定開始温度、T_s…加熱開始温度、I′，I″…修
正部、W₁′…修正した傾斜値、Ｏ…予め定めた温
度、Ｐ，Ｑ…予め定めた温度、Ｉ…分岐部、△
Ｘ…サンプリング時間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 調理物を加熱する手段と、前記調理物の温度
   を温度センサを介して検出する温度検出部と、調
   理温度を任意に設定可能とした温度設定部と、前
   記温度検出部に付設した調理物の温度上昇の傾斜
   を検出する調理量検知部によりその傾斜の度合に
   応じて前記温度設定部の設定温度を補正する温度
   補正部と、前記加熱手段の加熱量を制御する加熱
   制御手段に制御信号を出力する熱量制御部とを有
   し、前記温度検出部の温度信号と前記温度補正部
   で補正された温度とを比較部で比較し、前記加熱
   制御手段の熱量を増減或は停止させる熱量制御部
   により調理物の温度を一定に保つようした調理用
   温度制御装置。 ２ 調理量検知部は、調理物の温度上昇が調理量
   に応じて安定した後の一定時間における温度上昇
   の傾斜値を函数として補正温度を演算する構成と
   した特許請求の範囲第１項記載の調理用温度制御
   装置。 ３ 調理量検知部で補正される温度が予め定めた
   値以下或は以上であれば、前記予め定めた値に補
   正温度を規制する規制部を有する構成とした特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の調理用温度
   制御装置。 ４ 調理量検知部は、調理物を加熱する手段によ
   り加熱され、温度センサを介して温度検出部が測
   定開始温度を検出後に計測する構成とした特許請
   求の範囲第１項または第２項記載の調理用温度制
   御装置。 ５ 調理量検知部は、加熱開始温度が予め定めた
   温度以上の温度範囲では傾斜値を函数とし演算す
   る修正部を有し、さらに、前記温度範囲以上の高
   温では、補正温度を予め定めた温度に修正した特
   許請求の範囲第１項記載の調理用温度制御装置。 ６ 調理量検知部は、傾斜値に応じて複数個に分
   岐する分岐部と前記分岐部で分岐された条件に応
   じて前記傾斜値を函数として補正温度を演算する
   構成とした特許請求の範囲第１項または第２項記
   載の調理用温度制御装置。 ７ 比較部は温度センサより温度検出部で一定時
   間間隔毎に検出された温度信号と温度補正部の補
   正温度とを比較する特許請求の範囲第１項記載の
   調理用温度制御装置。