JPH0137923B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 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、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。これ等の操作は今ま
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。

本発明は、鍋底の温度を検出する調理温度制御
装置において特に煮込み調理等の水分が多く内部
温度を100℃に制御する場合に鍋の材質や内容物
の量に無関係に設定できる調理温度制御装置を提
供することを目的とする。

上記目的の達成のため、本発明の調理温度制御
装置は煮込み調理物が煮立つまでの温度上昇の傾
斜を検知し、その値に応じて種々の制御を行なう
構成としたものである。

以下図に従つて本発明の実施例を説明する。

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、加熱量制御部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。

ここで従来の制御方法であれば第５図のように
センサ６の信号を直接加熱量制御部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。
つまりセンサ６の信号が制御回路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
温度に近ずくにつれて比例弁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
度になつたときに比例弁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煮立つて火を絞り込むタイ
ミングは内容物の温度が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。これに加えて
前述の鍋や調理物の量によるバラツキを考えると
温度制御は不可能となる。

そこで本発明では水が100℃以上の温度になら
ないので内容物が100℃になりそれ以上上昇しな
くなれば鍋底の温度上昇も少なくなることに着眼
し、鍋底温度の傾斜を検知する構成とした。

第２図は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Taは
室温で、加熱によりカーブＡ，Ｂ共に上昇してゆ
き、温度Tb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Tb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Tcが100℃であり
水温Ａは沸謄して100℃以上は上昇しなくなる。
このときのセンサ温度ＢはTdであり、Tdも水温
Ａが100℃になつた点から上昇特性が非常に少な
くなるか、あるいはなくなる。このTc（100℃）
とTdの温度差が鍋の材質や調理物の量、種類に
より大きくバラツく。しかし温度上昇の傾斜が変
化する屈曲点Ｃは常に水温Ａが沸謄した点である
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
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Tdが内容物温度が100℃に
なる温度とする方法である。屈曲点検知部はこの
他にも温度上昇の比が一定値以下になることを検
出する方法も考えられる。つまり、（Tn−
T_o-1）／（T_o-1−T_o-2）が一定値以下となつた
点をTd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） 加熱量制御部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予め定められた小
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は縦軸Ｔは温度で破線Ａは第２図と同様内容
物の温度、実線Ｂは鍋底のセンサ温度特性を示
す。特性Ｗは縦軸Ｉは比例弁に流す制御電流を示
しこれはバーナ３の燃焼量に比例する。時間Xd
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Xdで内部温度が
Tc（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。このとき加熱量
制御部１０は温度Tdが設定温度として設定され、
この設定温度とセンサ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Xe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Te
と設定温度Tdの差に応じて比例弁電流ＩをIe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Tcに戻り、燃焼量も最少燃焼量に戻
る。上記Ieの大きさはTd−Teの大きさに応じて
変化しTd−Teが大きい場合はIeは大きくTd−
Teが小さいとIeは小さくなる。

ここで傾斜検知部８の屈曲点に至るまでの傾斜
特性はほぼ内容物の量に比例する。つまり量が多
ければ傾斜はゆるく量が少なければ傾斜は急であ
る。このため傾斜検知部８の傾斜に応じて屈曲点
検知後の最少絞り量Idを可変させることによりさ
らに良好な調理が可能となる。例えば傾斜がゆる
い場合は量が多いため煮込み燃焼量Idも多くして
Id′とする。反対に傾斜が急であればId″として燃
焼量を少なくするものである。

同様に傾斜に応じて屈曲点検知後の比例制御部
の設定温度を屈曲点温度Tdに何等かの補正をす
ることにより同様の効果を得ることができる。

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IGはバーナ３の着火シーケンスのサ
ブルーチン、Ｓ１はセンサ６の温度S1を読み込
むサブルーチン、Ｓ２は温度差Td−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。

点火後センサの温度S1が第２図で説明した温
度の不安定なTb部よりも高い温度に設定した温
度Tfになるまでは、図のＩのループを通りS1＞
Tfとなるのを持つ。

S1＞Tfとなつ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をサンプリング時間ΔX毎に記
憶する。つまりセンサ６の温度S1を計測すると、
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（Tn−２←Tn−
１）、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（Tn−１←Tn）。

さらに今回計測した温度S1を今回の値Tnに記
憶する（Tn←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Tpは次式
を求まる値である。

Tp＝（Tn−Tn−１）／（Tn−１−Tn−２） つまりTpは、今回の計測値を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Tp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と判定する。

Tp＜Ｐの条件が満たされなければ次のサンプ
リング時間ΔTを計測してのループで記憶し直
す。

Tp＜Ｐとなり屈曲点を検出後は、図ののル
ープに移行し、比例制御になる。ここでは、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（Tn−１−Tn−２）に応じて
制御変数の一つである比例制御弁の最小絞り量Id
を変数可変部である部で３段階に切り替える構
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（Id″）、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（Id′）、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、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Tn−１を設定温度Tdとして記憶し、以後
このTdとセンサの検出温度S1の差Td−S1が零に
なるようにサブルーチン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Td−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、Td−S1
が零あるい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、最小絞り量Idとするよう
に動作する。

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。

以上説明してきたように本発明の調理用温度制
御装置は、煮込み調理で調理物の温度上昇の傾斜
を測定し、その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知する構成で
あるため調理物の温度とセンサの温度の関係が一
定でなくても正確に沸騰点の検出が可能となる。

また屈曲点のセンサ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ため、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
燃焼量を増加して短時間に元の温度に回復する。
このため煮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。

その上、変数可変部により傾斜検知部の傾斜に
応じて沸騰後の最少燃焼量を加減する方法、ある
いは沸騰後の設定温度を補正する方法等の付加に
より、調理内容物の量に応じて加熱量を加減する
等のきめ細かな煮込み調理が可能となる。

最後に実施例で説明しているように特に温度セ
ンサで調理物を入れた鍋底の温度で検出する構成
の調理器に応用することにより大きな効果を有
し、鍋の材質や肉厚、調理物の量等による誤差が
なくなり最適の煮込み調理が可能となる。

以上のように数々の効果を有する工業価値大な
るものであると考える。

尚本実施例ではガステーブルコンロの比例制御
式を例にして説明したが、電気コンロその他の加
熱調理器具でもよく、またコンロ以外にオーブン
等にも応用可能である。さらに比例制御ではなく
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加熱量制御部の動作
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
略のフロー図を示す。 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……加熱量制御部、Td……設定温度、
Tf……測定開始温度、ｐ……予め定められた値、
……変数可変部。

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
   調理物の温度上昇傾斜を検出する傾斜検知部と、
   前記傾斜検知部により検出した温度傾斜が予め定
   められた値以下になる屈曲点を検出する屈曲値検
   知部を有し、前記屈曲点検知部の信号が発生した
   ときの温度検出手段の温度を設定温度として、そ
   の後前記設定温度と温度検出手段により検出した
   温度の差に応じて加熱手段による調理物の加熱量
   を制御する加熱量制御部を有し、この加熱量制御
   部には前記傾斜検知部の温度傾斜信号に応じて加
   熱量制御部の制御変数を変化させる変数可変部を
   有する構成とした調理用温度制御装置。 ２ 変数可変部は、傾斜検知部の温度傾斜信号に
   応じて加熱手段による最小加熱量を可変する構成
   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 変数可変部は、傾斜検知部の温度傾斜信号に
   応じて、屈曲点検知部で決定した設定温度を補正
   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。