JPH0125967B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、コンロ等の加熱調理器により例えば
煮込み調理等の水分の多い調理を行なう場合に、
調理物の温度を一定に精度よく制御することを可
能とした調理用温度制御装置に関する。

従来の技術 従来、シチユー等の煮込み料理は初期強い火力
で加熱して内容物が煮立つたら弱火で長時間煮込
むという手順が必要である。これらの操作は今ま
で人間が手で行なつていたため、煮立つているの
に火力を絞り忘れて焦げつかしたりする失敗が多
かつた。またこの場合はエネルギーの無駄な消費
を行なつていることになる。

そこで内容物の温度を検出して、内容物が煮立
つた時に自動的に火力を絞る自動制御装置が考え
られている。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て鍋底温度を検出して内
容物温度を類推する方法が開発された。

発明が解決しようとする問題点 しかしこの方法では鍋底温度と内容物の温度が
一定でなく鍋の材質形状、厚みや内容物の量等に
より変化するという欠点があつた。

従えば、従来の制御手段として第５図のように
センサ６の信号を直接比例制御部１０に導入し、
これにより比例制御弁２の駆動信号を出力する構
成のものがあつた。

尚第５図はガステーブルコンロの制御システム
図で１はガス入口でガスは比例制御弁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に熱を加えている。６は鍋４の
底面温度を検出する温度センサであり、この信号
は比例制御部１０に入力され比例制御弁２を駆動
してバーナ３の燃焼量を制御する。

以上の構成でセンサ６の信号が比例制御部１０
の設定温度より低い場合は比例弁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づくにつれて比例弁２は徐々
に絞り始められ燃焼量も絞られる。センサ６の温
度が設定温度になつたときは比例弁２は最少に絞
られバーナ３は安全燃焼可能な最少燃焼量とな
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。しかし調理物によ
つて鍋や調理量が種々変化するためセンサ６の温
度と調理物５の温度の相関をとることは困難であ
る。

特に煮込み料理では内部が沸騰する温度、つま
り煮立つて火を絞り込むタイミングは内容物の温
度が気圧が１気圧であれば100℃になつたときで
あるため、内容物が100℃以上となるような設定
温度にしたとき、いつまでたつても内容物の温度
は設定温度になる事がなく（水は１気圧で100℃
以上にならないため）比例弁２は働かず火力が絞
られることはない。反対に低いと温度が100℃に
なる前に火力を絞つてしまい以後は弱火で加熱す
ることになるためなかなか煮立つてこないという
ように非常に精度の高い設定温度が要求される。
さらに前述の鍋や調理物の量によるばらつきを考
えると温度制御は不可能となる。

これに加えて、水の沸点が変化する場合には従
来の制御方法では沸騰点を検出することが不可能
となる。

例えば圧力鍋を使用した調理では内部の圧力が
上昇し沸騰温度は120〜130℃となり、100℃では
沸騰することはない。また気圧の低い高地では
100℃以下で沸騰してしまい、100℃まで温度が上
昇することがなくふきこぼれや焦げつきの原因と
なる。これは調理物内に直接温度センサを挿入す
る構成であつても同様の問題点を有する。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明は、容器に
はいつた調理を加熱する加熱手段と、容器の外底
部の温度を検出するように配された温度検出手段
と、この信号に応じて加熱量を制御する加熱制御
手段に制御信号を出力する温度制御部を設け、温
度制御部は、容器の温度上昇の傾斜を検出する傾
斜検知部と、容器内の調理物が沸騰することによ
り温度傾斜が予め定められた値以下となる屈曲点
を検出する屈曲点検知部を設け、この屈曲点検知
部からの信号により内部の沸騰を検出して加熱量
を制御する構成とした。

作 用 以上の構成により、煮込み料理や湯沸かしなど
の水分が多くて容器に入つた調理物を煮立たせて
（沸騰させて）調理する場合に、温度センサを直
接調理物内に挿入することなく容器の温度上昇の
傾きの変化する屈曲点で内部の調理物が沸騰した
ことを検出し、この信号により加熱量を制御する
という作用を有する。

実施例 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
示す図である。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に熱を加えている。６は鍋４の底
面温度を検出する温度センサであり、この信号は
温度制御部７に伝達される。温度制御部７は内部
に傾斜検知部８、屈曲点検知部９、比例制御部１
０により構成され比例制御弁２を駆動してバーナ
３の燃焼量を制御する。

本発明は水が沸騰するとそれ以上温度上昇しな
くなり、水を入れた容器の温度上昇もなくなるこ
とに着眼し、容器の温度変化により調理物の沸騰
を検出する構成とした。

第２図はアルミ製の肉厚の薄い鍋を使用したと
きの温度上昇特性を示し横軸Ｘは時間、縦軸Ｔは
温度を示す。図は湯を沸かした時の特性例でＡは
内容物の温度つまり水温、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_aは室温
で加熱によりカーブＡ，Ｂ共に上昇してゆき、温
度T_bで上昇カーブが一度ゆるやかになり再度上
昇を始める。これは温度T_bの点で容器の周囲に
露結した水分が蒸発するためであり、この温度は
容器（鍋）の材質や大きさにより異なるが約40〜
70℃である。

さらに温度上昇してゆき温度T_cが100℃であり
一気圧では水温Ａは沸騰して100℃以上は上昇し
なくなる。このときのセンサの温度ＢはT_dであ
り、T_dも水温Ａが100℃になつた点から上昇特性
が少なくなるか、あるいはなくなる。このT_c
（100℃）とT_dの温度差や内部が沸騰後の温度傾
斜は、鍋の材質や調理物の量、種類により大きく
ばらつく。例えば肉厚が厚くまた熱伝導の悪い材
質の鍋ほど、内部とセンサの温度差が大きくな
り、沸騰後にも徐々に鍋底の温度は上昇していく
傾向が大きくなる。

また圧力鍋等を使用して圧力が変化すると温度
T_c自体が100℃でなくなつてしまう。しかし温度
上昇の傾斜が変化する屈曲点Ｃは常に水が沸騰し
た点であることに変化はない。

第３図は傾斜検知あるいは屈曲点検知の一例を
示す図である。この方法はサンプリング時間ΔX
毎の温度変化ΔTを測定してゆき屈曲点検知部９
はΔTが一定値以下になつた点が屈曲点であると
判断してそのときの温度T_dが内容物温度が100℃
なる温度とする方法である。このとき屈曲点を判
定するための一定値とは、鍋の材質や形状、肉
厚、調理物の量や調理の種類など各種の条件を考
慮した上で定められた値としている。この値は上
記のような条件に応じて変化させる構成にしても
よいが、変化させない手段として実施例では、屈
曲点検知部で温度上昇の比が一定以下になること
を検出する手段を用いている。つまり（T_o−
T_o-1）／（T_o-1−T_o-2）が一定値以下となつた
点をT_dとする。（この式は傾斜比を求めるもので
あればどのような形でもよい） 比例制御部１０は屈曲点検知部９の信号により
種々の制御へ移行が可能である。その一例として
屈曲点検知部９の信号により比例弁２を閉じて燃
焼を停止する方法が考えられる。これは湯を沸か
す場合に最適である。もう一つの例として屈曲点
検知部９の信号により燃焼量を絞り小カロリーで
さらに加熱する方法がある。一般に煮込み料理は
後者の方法で行なうものであり弱火で長時間煮込
む場合が多い。

第４図はこの制御特性を示し横軸Ｘは時間、特
性Ｖの縦軸Ｔは温度で破線Ａは第２図と同様内容
物の温度、実線Ｂは鍋底のセンサの温度特性を示
す。特性Ｗの縦軸Ｉは比例弁の制御電流を示しこ
れはバーナ３の燃焼量に比例する。時間X_dまで
は第３図に示す屈曲点検知部９の信号が出力され
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で内部温度がT_c
（100℃）となり沸騰を始めると屈曲点検知部９が
これを検出して比例弁電流Ｉを最小値にし、燃焼
量を最少燃焼量に絞り込む。このとき比例制御部
１０は温度T_dが設定温度として設定され、この
設定温度とセンサの温度の差に応じて比例弁電流
つまり燃焼量を比例制御する。今、時間X_eで調
理物を追加した場合内部温度Ａは低下する。これ
に伴ないセンサの温度Ｂも低下して内部温度Ａの
低下を検出する。比例制御部１０はこの温度T_e
と設定温度T_d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Ａは
元の温度T_cに戻り、燃焼量も最少燃焼量に戻る。
上記I_eの大きさはT_d−T_eの大きさに応じて変化
しT_d−T_eが大きい場合はI_eは大きくT_d−T_eが小
さいとI_eは小さくなる。比例制御弁２はオンオフ
弁あるいは多段弁であつても良い。このとき比例
制御部１０はオンオフ制御、あるいは多段制御動
作を行なう構成にする。

また第２図で説明したように温度T_bによる屈
曲を屈曲点検知部９が検知しないように屈曲点検
知部９は測定開始温度T_f以上から動作する構成
とすることにより屈曲点検出ミスがなくなる。

以上の様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６図に第１図〜第４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。

第６図でステツプ１０１のIGはバーナ３の着
火シーケンスのサブルーチン、ステツプ１０３，
１１７のS₁はセンサ６の温度S₁を読み込むサブル
ーチン、ステツプ１０９のΔXはサンプリング時
間を設定するサブルーチン、ステツプ１１９のS₂
は温度差T_d−S₁の大きさに応じて比例弁２の絞
り量を決定し電流Ｉを出力するサブルーチンを示
す。

ステツプ１０１で点火後ステツプ１０２で最大
燃焼出力としステツプ１０３で読み込んだセンサ
の温度S₁が第２図で説明した温度の不安定なT_b
部よりも高い温度に設定した温度T_fになるまで
は、ステツプ１０４の判断により図のＩのループ
を通りS₁＞T_fとなるのを待つ。

ステツプ１０４でS₁＞T_fと判断した場合、
の部分傾斜検知を開始する。ここでは、第３図で
説明した様に測定したセンサ６の温度S₁をステツ
プ１０９で設定したサンプリング時間ΔX毎に記
憶する。つまりステツプ１０３でセンサ６の温度
S₁を計測すると、ステツプ１０５でいままで記憶
していた２回前のサンプリング温度の記憶を消し
て１回前のサンプリング時の温度を２回前の温度
として記憶し直し（T_o-2←T_o-1）、ステツプ１０
６で前回のサンプリング時に測定した値を１回前
の温度として記憶し直す（T_o-1←T_o）。さらにス
テツプ１０７で今回計測した温度S₁を今回の値
T_oに記憶する（T_o←S₁）。このようにして、サン
プリング時間毎に各記憶の値が入れ替わる構成に
している。

は屈曲点検出部の演算部で、図のT_pは次式
でで求まる値である。

T_p＝（T_o−T_o-1）／（T_o-1−T_o-2） つまりT_pは、今回の計測値と１回前の計測値
の差と、１回前の計測値と２回前の計測値の差と
の比を求めていることになる。屈曲点の検出は、
このT_pの値が予め定められた値Ｐよりも小さく
なつたとき、つまり各サンプリング温度の上昇が
少なくなつた点で屈曲点を判定する。

ステツプ１０８でT_p＜Ｐの条件が満たされな
ければ次のサンプリング時間ΔXを計測しての
ループで記憶し直す。

ステツプ１０８でT_p＜Ｐと判断され屈曲点を
検出した後は、図ののループに移行し、比例制
御になる。ここでは、ステツプ１１０で屈曲点を
検出する前の温度差、つまり１回前の温度と２回
前の温度の差（T_o-1−T_o-2）に応じて比例制御
弁の最小絞り量I_dをステツプ１１１〜１１３に示
すように３段階に切り替えステツプ１１４で決定
した比例弁電流に従い燃焼を行う構成としてい
る。（第４図Ｗ参照）これは、傾斜が大きければ、
調理量が少ないために最小燃焼量も少なくして
（I_d″）、調理物の焦げ付きを少なくし、傾斜が小
さければ調理量が多いと判断して、最小燃焼量を
多くし（I_d′）、さめるのを防ぐ目的のためであ
る。さらに比例制御部Ｖでは、ステツプ１１５で
第４図で説明したように屈曲点検知を行う直前の
センサの温度T_o-1を設定温度T_dとして記憶し、
以後このT_dとステツプ１１７で読み込んだセン
サの検出温度S₁の差T_d−S₁をステツプ１１８で
検出し、その差T_d−S₁が零になるようにステツ
プ１１９のサブルーチンS₂により比例弁２の絞り
量を決定し、比例制御弁を駆動する。つまり温度
差T_d−S₁が大きければ、調理物がさめてきてい
るためにバーナの燃焼量を増加させ、T_d−S₁が
零あるいは負の値となつたときには、調理物が充
分沸騰しているとして、最少絞り量I_dとするよう
に動作する。

なおステツプ１１６のX_ENDは予め設定した調
理時間Ｘが終了した場合にバーナの燃焼を停止す
るプログラムを示す。

以上のような実施例の効果としては、傾斜の検
知方法を一定の定められた時間毎のサンプリング
によるセンサ温度の差を求め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
ラムの処理のみで正確な傾斜検知が可能となり非
常に簡単にシステムを構成できる。また屈曲点の
センサの温度を設定温度として比例弁を比例制御
する比例制御部を構成することにより、一度沸騰
したらその温度を保ちながら自動的に弱火に切替
わり煮込みを行なうことができ、さらに材料等を
追加して温度低下があつた場合は自動的に燃焼量
を増加し短時間に元の温度に回復する。このため
焦げつきや吹きこぼれ等の失敗がなく安心して煮
込み調理が行なえる上に無駄な加熱を防ぎ省エネ
ルギとなる。

本発明の実施例はガスコンロにより説明したが
電気コンロ等他の加熱器においても同様の効果が
得られる。さらに沸騰しポツトや炊飯器等の調理
器にも幅広く応用可能である。

発明の効果 以上説明してきたように本発明の調理用温度制
御装置は次のような効果を有する。

(1) 煮込み調理で調理物の入つた容器の温度上昇
の傾斜を測定し、その値が予め定められた値以
下になる屈曲点を検出することにより調理物の
温度が沸騰点に達したことを検出する構成であ
るため調理量や容器の種類、厚みや材質が変わ
つた時でも正確に沸騰点の検出が可能でとな
り、設定温度が低くて沸騰前に検知したり、設
定温度が高くて沸騰していてもいつまでも検知
できず吹きこぼしたり焦げ付かす心配はなく、
使い勝手が非常に良く失敗がない。

(2) 調理物内に温度センサを直接挿入することな
く容器の温度による沸騰点を検知可能な構成で
あるため、センサを調理物内に挿入する煩雑さ
や不潔感がない上に、各家庭で現在使用してい
る鍋をそのまま使用できる。

(3) 同様に、一般市販の圧力鍋を使用しても、そ
の圧力鍋に応じた沸騰温度を正確に検出可能で
あり、幅広い調理に応用できる。

(4) また温度センサを調理容器の外底部に接する
ように配する構成にすることによりバーナなど
の加熱部の熱により温度センサの検知温度に誤
差を生じることが少ない上に、家庭にある各種
形状や肉厚、材質の鍋をそのまま使用して調理
ができる。

【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図は第１図のセン
サ部と内部温度の立上り状態を示す特性図、第３
図は傾斜検知並に屈曲点検知状態を説明する特性
図、第４図は屈曲点検知後の比例制御部の動作を
説明する特性図、第５図は従来例で鍋底温度検知
による比例制御システムの制御システム図、第６
図は本発明の温度制御部（第１図７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
のフロー図である。 ２……比例制御弁（加熱制御手段）、３……バ
ーナ（加熱手段）、４……鍋（容器）、５……調理
物、６……センサ（温度検出手段）、７……温度
制御部、８……傾斜検知部、９……屈曲点検知
部、１０……比例制御部、T_d……設定温度、T_f
……測定開始温度、ｐ……予め定められた値。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鍋などの容器に入つた水分を含む調理物を加
   熱する加熱手段と、前記容器の外底部に接して容
   器の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検
   出手段の信号に応じて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温度制
   御部を有し、前記温度制御部は、前記温度検出手
   段による容器の温度上昇傾斜を検出する傾斜検知
   部と、前記温度検出手段で検出した調理物の温度
   の上昇が緩やかになり前記傾斜検知部で検出した
   温度の時間傾斜が予め定められた値以下になる屈
   曲点を検出する屈曲点検知部を有し、前記屈曲点
   検知部の信号出力により前記加熱手段の加熱量を
   可変あるいは停止する構成とした調理用温度制御
   装置。