JPH0225098B2

JPH0225098B2 -

Info

Publication number: JPH0225098B2
Application number: JP17941682A
Authority: JP
Inventors: Manabu Takada; Shojiro Inoe
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1982-10-12
Filing date: 1982-10-12
Publication date: 1990-05-31
Also published as: JPS5969628A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、コンロのような加熱調理器により、
例えば、煮物、煮込等の水分の多い調理を行う場
合に、調理物の温度が沸騰点（100℃）になつた
ことを精度よく検出して適度な熱量に制御する調
理器に関するものである。

従来例の構成とその問題点従来、シチユー、カレー等の煮込み、じやがい
もの煮物は、初期強火で加熱し、内容物を沸騰さ
せその点で弱火にして長時間煮るという手順が必
要である。これらの操作は、今まで人間が手で行
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
ことにもなる。

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提案され
た。しかし、この方法では、鍋底温度と内容物温
度が一定でなく鍋の材質、厚み、形状や内容物の
量等により変化するという欠点があつた。従つて
内容物の温度が100℃になり、煮立つた点を検出
することは困難であつた。

発明の目的本発明は、鍋底の温度を検出する調理器におい
て、特に、煮物、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、鍋の種類や内容
物の量に無関係に確実に検出できる調理器を提供
することを目的とする。

発明の構成このため、本発明調理器は、煮込調理の内容物
の温度上昇の傾斜値を予め定めた温度範囲の間で
計測し、温度センサのフラツキや負荷の投入（調
理材料、調味量の追加）等の変動要因があつて
も、定常状態における最大傾斜値を代表値として
とらまえておき、その間の最大傾斜値を求め、そ
の最大傾斜値に応じて屈曲点を検知ち、沸騰点を
検出する構成としたものである。

実施例の説明以下、本発明の一実施例について図面に基づき
説明する。

第１図は、本発明を応用した制御システムの例
を示す図であり、ガステーブルコンロでの実施例
を示す。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、傾斜検知部７に伝達される。傾斜検
知部７に伝達される。傾斜検知部７は、内部に、
計測温度指定部８で指示する計測範囲間の鍋４底
の温度上層傾斜値ΔTを傾斜計測部９で検出し、
この計測範囲の間における最大傾斜値ΔT_MAXをメ
モリー部１０で記憶し、さらに、最大傾斜値
ΔT_MAXを関数として屈曲値Tuを求める演算部１
１により構成される。１２は、屈曲点検知部であ
り、傾斜検知部７で、屈曲値Tuが決定すればこ
の屈曲値Tuより温度傾斜値ΔTが小さくなる屈曲
点Ｃを検出する。１３は、熱量制御部であり屈曲
点検知部１２の屈曲点Ｃを検出したことにより、
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８図のよ
うに、センサ６′の信号を直接、熱量制御部１
３′に入力し、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′の信号が熱
量制御部１３′の設定温度より低い場合は比例制
御弁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
くにつれて比例制御弁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、比例制御弁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はないが、調理物によつ
て、鍋の種類や調理量が種々変化するため、セン
サ６′と調理物５′の温度の相関は困難である。特
に、煮込調理では、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、100℃を越えるように設定温度であると、
いつまでたつても内容物の温度は、設定温度にな
ることがなく（水は100℃以上にならないため）
比例制御弁２′が働かず、火力を絞ることはない。
反対に100℃より低い設定温度であると、内容物
の温度が100℃になる前に火力を絞つてしまい弱
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の種類や調
理物の量によるバラツキを考えると温度制御は大
変むずかしくなる。なお、１′と４′は、第１図と
同様に、ガス入口と鍋である。

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の屈曲点Ｃを検出する構成
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は温度を示し、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
度つまり温度センサ６による検知温度を示す。

温度Taは常温で加熱によりカーブＡ，Ｂ共に
上昇していく。温度センサ６の検知温度Ｂは、温
度Tb付近で上昇カーブが一度緩やかになり、再
度上昇を始める。これは、温度Tb近辺で鍋底に
結露し、さらに蒸発するためで、鍋４の大きさや
材質により異なるが、温度Tbは、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は沸騰して100℃以上は上昇しなくな
る。この時のセンサ温度ＢはTdで水温Ａが100℃
になつた点から上昇が非常に小さくなるか、或
は、なくなる。このTc点100℃とTdの温度差が
鍋４（材質や厚さ）や調理物の量や種類により大
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に沸騰してからである。
なお、温度T_S〜T_Eは、屈曲点Ｃを検出するため
の傾斜検知部７での計測温度指定部８で指示する
温度上昇が安定し沸騰する前まで温度範囲であ
る。

第３図は、センサ温度Ｂの傾斜検知と屈曲点検
知の一例を示す図である。

第２図のように湯を沸かす場合の温度上昇カー
ブは、変動がなく安定しているが、煮込調理で
は、第３図に示す如く、センサ温度Ｂは、細かな
温度ふらつきがあつたり、調理材料や調味料の投
入や水の追加等による温度低下があつたりする場
合が多い。このようにセンサ温度Ｂが、安定して
上昇する場合でも、変動して上昇する場合でも、
傾斜検知部７では、計測温度指定部８で指示する
温度範囲T_S〜T_Eの間でサンプリング時間ΔT毎の
温度T_E-o〜T_E）を計測し順次温度上昇傾斜値ΔT
を求める。ここで、前述の温度変動要因があつて
も、常に、最大傾斜値ΔT_MAXには変動要因が殆ん
どない（負荷の量と加熱量とのつり合い関係で定
まつてくる）ので最大傾斜値ΔT_MAXを定常状態に
おける代表値としてとらまえておくことができ
る。従つて、この温度範囲T_S〜T_Eの間における
最大傾斜値ΔT_MAXより前述した如く屈曲値Tuを
演算する。温度T_E以後は、屈曲点検知部１２と
なり、傾斜検知部７と同様にサンプリング時間
ΔX毎の傾斜値ΔTを計測し、ΔTが屈曲値Tu以
下になつた点が屈曲点Ｃであると判断して、その
時の温度Tdで内部温度が100℃になる温度とする
方法である。なお、計測温度範囲T_S〜T_Eを70〜
90℃に設定したが、これに限定するものではな
い。

熱量制御部１３は、屈曲点検知部１２の信号に
より燃焼量を絞り小カロリーで、さらに加熱でき
るため、煮込調理に適し弱火で時間をかけて煮込
むことができる。

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
に内容物の温度、実線Ｂは鍋底のセンサ温度特性
を示す。特性Ｗは縦軸Ｉは比例制御弁２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Xdまでは、第３図に示す屈曲点検知部
１２の信号が出力される前で比例制御弁電流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点100℃となり沸騰を始
めると屈曲点検知部１２が、これを検出して比例
制御弁電流Ｉを最小値にし、燃焼量を最小燃焼量
に絞り込む。このとき熱量制御部１３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、比例制御弁電流Ｉつまり
燃焼量を比例制御する。今、時間Xeで調理物を
追加すれば、内容物温度Ａは低下する。これに伴
いセンサ温度Ｂも低下して内容物温度Ａの低下を
検出する。熱量制御部１３は、この温度Teと設
定温度Tdの差に応じて比例制御弁電流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が大きければ、Ieは大き
く、Td−Teが小さければ、Ie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５図に、第１〜４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。図で１Ｇ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
を続込むサブルーチン、S₂は温度差Td−S₁Bの
大きさに応じて比例制御弁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、
センサ温度S₁が、傾斜計測開始温度T_Sよりも低
い場合は、図の１のループを通り、S₁≧T_Sとな
るのを待つ。S₁≧T_Sとなつた場合、傾斜検知部
に入り、第３図で説明したよう、−８の計測
温度指定部でT_S〜T_Eを指示し、その間、−９
の傾斜計測部でサンプンリング時間ΔX毎のセン
サ温度S₁をインプツトレ、傾斜値ΔTを計測す
る。_-10は、メモリー部で、T_S〜T_E間の最大傾
斜値ΔT_MAXを順次書き換え更新してゆき記憶す
る。_-11は演算部で、予め最大傾斜値ΔT_MAXと
屈曲値T_uの相関関係を見い出しておき、最大傾
斜値ΔT_MAXを計測し、演算定数Ｋ，Ｌで屈曲値
T_u＝KΔT_MAX＋Ｌを演算する。なお、ΔT_MAXは、
最大傾斜値でなくとも、大きい傾斜値の複数個を
メモリー部_-10で選択して記憶し、その平均値
とする方法でもよい。は屈曲点検知部で、温度
T_E以後、サンプリング時間ΔX毎の傾斜値ΔTと
屈曲値Tuを比較する。Tu≧ΔTとなれば、屈曲
点Ｃを検出し、の最少燃焼量の規制部で弱火と
なる。は熱量制御部で屈曲点Ｃ検出時のセンサ
温度S₁を設定温度Tdと置いて、以後Tdとセンサ
温度S₁の温度差に応じた出力をS₂により比例制御
弁２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するプログラム
を示す。なお、Ｆは、傾斜検知部にて、屈曲値
Tuが演算されたかどうかの検知フラツグを示し、
屈曲値Tuが決定すればＦ＝１となり、それ以後
はバイパスされるよう構成している。

第６図は本発明の具体的実施例を示したもので
ある。温度制御機構の中核となるのは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。S〓，S₁，A〓，A₁，A₂，A₃は入力端
子、C〓，C₁，C₂，C₃，C₄，C₅，C₆，C₇，₈C₉，
C₁₀，C₁₁，C₁₂，D〓，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１０１、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S〓は地域によつて異なるが商
用電源周波数に対応してマイクロコンピユータ１
００の動作シーケンスを選ぶため、抵抗１０４と
ジヤンピングワイヤ１０５の有無によつてS〓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。

C〓，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
C〓〜C₄に対応した発光ダイオード１０６′が点灯
する。抵抗部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
理終了後を報知するブザー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（比例制御弁２で兼用しても
よい）の駆動用端子、D₆はバーナ点火用点火器
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A〓，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A〓〜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１
１９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
D〓，D₁，D₂により行なう構成としている。１２
２，１２３，１２４，１２５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７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段がプログラムされた命
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はプログラムはプログラムカ
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
令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、C〓〜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けが生じたと
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に格納されて命令コ
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、本実施例の温度制御機構は、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、傾斜検知部７の最大傾斜値
ΔTMAX、屈曲値Tuや設定温度Td等はRAMに
メモリーされる。

発明の効果以上説明してきたように、本発明の調理器は、
煮込調理で、調理物の温度上昇の傾斜を測定し、
その傾斜値に応じて、屈曲値を演算して屈曲点を
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物の温度
とセンサ温度との関係が一定でなくとも、正確に
沸騰点の検出が可能である。

さらに、傾斜値は、安定した温度上昇する場合
のみにかかわらず指定した温度範囲の間における
最大傾斜値を用いることにより、温度センサの温
度フラツキや調理材料、調味料、水の追加投入よ
る温度低下や温度変動が起つても、常に最大傾斜
値ΔT_MAXを定常状態の代表値としてとらまえてい
るので温度上昇中の正常な傾斜値を計測でき、従
つて、沸騰点検出の誤差も生じてこない。

なお、最大傾斜値に限らず、これに代るべき
値、例えば大きい傾斜値の平均値を用いてもよい
ものである。

また、傾斜や屈曲点の検知方法は、一定の定め
られた時間毎のサンプリングにより、センサ温度
の差を求めることにより、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屈曲
点検知が可能となり簡単にシステムを構成でき
る。

次に屈曲点を検出した、すなわち、沸騰点での
センサ温度を設定温度として、比例弁を比例制御
する熱量制御部を有することにより、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
込み調理が行える上に無駄な加熱を防ぎ省エネル
ギーとなる。

尚、上記実施例では、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、比例制御でなく、ハイロー制
御やオンオフ制御であつてもよい。

このように、センサ温度の傾斜値に応じて屈曲
点を検知する屈曲値を変更することにより調理物
の多少や鍋の種類に関係なく、正確に沸騰点を検
出でき、しかも、傾斜値は、指定した温度範囲の
間における最大傾斜値を用いたことにより、温度
ふらつきや調理材料、水分の追加による温度変動
があつても無視し、正確に屈曲値を演算し、沸騰
点の誤検知をなくすことができ、煮物の煮込調理
に最適な温度制御が可能で自動化が図られ実用価
値大なる調理器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の調理用温度制御器の一実施例
を示す制御システム図、第２図は第１図のセンサ
温度と内部温度の相関を示す特性図、第３図は傾
斜検知部の屈曲点検知部の検知状態を説明する特
性図、第４図は屈曲点検知後の熱量制御部の動作
を説明する特性図、第５図は本発明の温度制御機
構をマイコンで構成した場合の一例を示す概略の
フロー図、第６図は本発明のマイコンを含む詳細
な制御回路図、第７図はマイコンのアーキテクチ
ヤーの説明図、第８図は従来の鍋底温度検知によ
る比例制御システム図を示す。２……比例制御弁（加熱制御手段）、３……バ
ーナ（加熱手段）、５……調理物、６……温度セ
ンサ（温度検出手段）、７−……傾斜検知部、
８……計測温度指定部、９……傾斜計測部、T_S
〜T_E……計測温度範囲、ΔT……傾斜値、ΔT_MAX
……最大傾斜値、１０……メモリー部、１１……
演算部、Tu……屈曲点、１２，……屈曲点検
知部、１３，……熱量制御部。

Claims

【特許請求の範囲】

１調理物を加熱する加熱手段と、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
る加熱制御手段へ制御信号を出力する温度制御機
構とを備えるとともに、前記温度検出手段によ
り、計測温度指定部で指示する計測範囲間の調理
物の温度上昇傾斜値を傾斜計測部で検出し、温度
変動要因の少ない最大傾斜値を代表値として計測
し、かつ、前記計測範囲の間における最大傾斜値
を順次書き換え更新してメモリー部で記憶し、前
記最大傾斜値に応じて屈曲点を判定するために前
記最大傾斜値を関数として屈曲値を求める演算部
を有した傾斜検知部を設け、さらに、前記屈曲値
より温度傾斜値が小さくなる屈曲点を検出する屈
曲点検知部と、前記屈曲点検知部の屈曲点信号に
より加熱量を可変する熱量制御部とを設ける構成
とした調理器。