JPH0243092B2 - - 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、シチユー等の遮込み調理は、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。

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、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種類
や内容物の量に無関係に設定できる調理用温度制
御装置を提供することを目的とする。この目的達
成のため本発明調理用温度制御装置は、煮込み調
理の内容物が煮立つまでの温度上昇の傾斜を検知
し、その傾斜度合に応じて、温度上昇の屈曲点
（100℃の水分の沸点となる点）検出を行う検出開
始温度を変更して、どのような温度上昇の傾斜に
おいても、誤つた屈曲点検知のなきよう正確に制
御を行うようになしたものである。

以下図に従つて本発明を説明する。

第１図は、本発明を応用した制御システムの例
を示す図であり、ガステーブルコンロでの実施例
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、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１０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７図のよ
うに、センサ６′の信号を直接、比例制御部１
０′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′の信号が比
例制御部１０′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、煮込み調理では、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℃を越えるような設定温度で
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、大気圧下では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図と同じように、ガス入口と鍋
である。

そこで本発明では、水は大気圧では沸点温度以
上即ち100℃以上の温度にならないので内容物も
100℃で安定し、それ以上温度上昇しないので鍋
底の温度上昇も少なくなりやがて安定することに
着眼し鍋底温度の上昇温度傾斜等の屈曲点を検出
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，A′は内容物の温度つまり水温、Ｂ，
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。実線で示したＡ，Ｂは、温度上昇が
大きい、例えば水量が少量であるか、又は、鍋４
が熱伝導の良い材質で厚みが薄いものであり、破
線で示したA′，B′の温度上昇は、小さく例えば、
水量が多量であるか、又は、鍋４が熱伝導の悪い
材質或は厚さが厚いものである。

温度Taは常温で加熱により、カーブＡ，Ｂ，
A′，B′共に上昇してゆく。温度センサ６の検知
温度Ｂ，B′は、温度Tbで上昇カーブが一度緩や
かになり、温度Tfから再度上昇を始める。これ
は温度TbからTf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〜Tf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，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，B′はTdであり、Td
も水温Ａ，A′が100℃になつた点から上昇特性が
非常に少なくなるか、或は、なくなる。このTc
点（100℃）とTdの温度差が鍋４の種類（材質の
厚さ）や調理物の量、種類により大きくバラつ
く。しかし、温度上昇の傾斜が変化する屈曲点
Ｃ，C′は常に水温Ａ，A′が沸騰してからである。

第３図は、センサ温度Ｂの傾斜検知或は、屈曲
点検知を示す図である。この方法は、サンプリン
グ時間△Ｘ毎の温度変化△Ｔを測定してゆき屈曲
点検知部９は、△Ｔが一定値Ｐ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で
内容物温度が100℃になる温度を判断する方法で
ある。

屈曲点検知部９は、この他にも、温度上昇の比
が一定値Ｐ以下になることを検出する方法も考え
られ、つまり、Tn−T_o-1／T_o-1−T_o-2が一定値
Ｐ以下となつた点をTdとする。T_o-1−T_o-2の分
母は、もつと前の温度例えば、T_o-5−T_o-6でも
よい。

ここで、屈曲点検知部９の屈曲点検出開始温度
Tsは、センサ温度Ｂの上昇カーブが安定する温
度Tf、例えば、80℃で傾斜検知部８となし、サ
ンプリング時間△Ｘにおける温度の傾斜T₁−T₀
＝T_Dによつて任意に変更するようになつている。

すなわち、第２図に示す如く、センサ温度Ｂの
上昇カーブの緩急を傾斜検知部８で温度傾斜T_D
として検出し、その傾斜T_Dが急であれば、屈曲
点検知部９の屈曲点検出開始温度Tsを、安定温
度Tfより高い温度側で比較的低い温度に、傾斜
T_Dが緩やかであれば、屈曲点検出開始温度Tsを、
沸騰を始めるセンサ温度Tdより低い温度側で高
い温度にさせるよう傾斜検知部８の傾斜T_D度合
に応じて、屈曲点検知部９の屈曲点検出開始温度
Tsを無段階或は、数段階に変更させている。但
し、この傾斜T_Dの緩急は実用上で１分間に１℃
の上昇から、５秒間に４℃の上昇となつている。

この屈曲点検出開始温度Tsは、実験によると、
傾斜T_Dが急（４℃／５秒）であれば80℃緩やか
（１℃／１分）であれば100℃位が最適であつた。
なお、傾斜検知部８と屈曲点検知部９のサンプリ
ング時間△Ｘは同じでなくともよい。

温度制御部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、
屈曲検知部９の信号によつて比例制御弁２を閉じ
て燃焼を停止する方法が考えられ、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で、一般に煮込み調理
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の縦軸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
９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（100℃）となり沸騰を始め
ると屈曲点検出部９が、これを検出して比例制御
弁電流Ｉを最小値にし、燃焼量を最少燃焼量に絞
り込む。このとき比例制御部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。比例制御部１０はこの温度Teと設定温度
Tdの差に応じて比例制御弁電流ＩをIeを増加さ
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。

さらに、傾斜検知部８から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緩く、量が少なければ、傾斜
は急である。また、傾斜特性は、鍋の熱伝導が悪
い材質や厚さが厚いと緩く、熱伝導の良い材質で
薄いと急になつてくる。

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
緩い場合は、量が多いが、熱伝導の悪い鍋である
ため、燃焼量Idも多くしてId′とする。反対に傾
斜が急な場合は、量が少ないか、熱伝導の良い鍋
であるため、燃焼量をId″として少なくするもの
である。

また、第２図で説明したように、温度Tb〜Tf
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Tf以上
（温度上昇が安定した温度）から傾斜検知部８が
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、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IGは、バーナ３の着火シーケンスのサブ
ルーチン、Ｆは０か１の指標を示し、S₁はセンサ
６の温度S₁を読込むサブルーチン、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、センサ温度S₁がTfよりも低い場合は、図の
Ｉのループを通り、S₁＞Tfとなるのを待つ。S₁
＞Tfとなつた場合、Ｆ＝１の図ののループを
通り、図のの傾斜検知部８で第３図で説明した
傾斜T_Dを検出する。Ｖは屈曲点検知部９で順次
サンプリングを行い、先ずで傾斜T_Dに、ある
定数Ｋで演算し、その一例として、傾斜T_Dが、
１℃／１分では、100℃とし、４℃／５秒では80
℃とし、その間を比例的に屈曲点検出開始温度
Tsを求め、センサ温度S₁がTsより低い場合は、
図の′のループを通り、S₁＞Tsになるのを待
つ。S₁＞Tsとなつた場合は、次に前述のTn−
T_o-1／T_o-1−T_o-2がTpを示し、屈曲値Ｐと比較
している。TpがＰよりも小さくなければ、サン
プリング時間△Ｘを計測してのループを構成す
る。

Tp＜Ｐとなり、屈曲点を検出後は、のルー
プに移行し、比例制御部１０になる。ここで、
は、前述の温度傾斜T_Dに応じて最少燃焼量を可
変する部分で、T_Dがａ，ｂ，ｃの３点で分岐し
ている。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。

第５図では、屈曲点検知部Ｖの屈曲点検出開始
温度Tsの設定部をの傾斜T_Dに、ある定数Ｋ
で演算して屈曲点検出開始温度Tsを無段階に設
定できるようなした例を示し、第６図は他の実施
例を示し、で、傾斜T_Dによつて、ａ，ｂ，ｃ
の３点で分岐し、屈曲点検出開始温度Tsをα，
β，γ、の３段階に分岐したものであり、他は、
第５図と同様に制御される。

以上の如く、本発明調理温度制御装置は、煮込
み調理でセンサの温度上昇の傾斜を測定し、その
傾斜に応じて、屈曲点検出開始温度を変更して屈
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。すなわち、
センサ温度の上昇カーブは、鍋内の容量の多少や
鍋の種類（鍋の材質や厚さ）によつて温度傾斜や
異なる。その傾斜が緩やかであれば、単位時間当
りの温度上昇が小さいため、周囲からの風による
外乱や鍋内の対流で、生じる温度バラツキ等によ
り温度センサの温度に影響を及ぼし、沸騰点より
前で屈曲点を検出するという。誤動作を防止する
ため、屈曲点検出開始温度を高温に設定し、万一
誤動作が生じても沸点間近（97℃）に達している
ようにした。その傾斜が急であれば、単位時間当
りの温度上昇が大きいので、誤動作の危険はな
く、正確に屈曲点の検出ができるため、屈曲点検
出開始温度は低温に設定でき、むしろ、高温に設
定すれば、沸騰点の検出を遅らせ、吹きこぼれの
原因となつてしまう。また、傾斜を検知して屈曲
点検出開始温度までの間に材料追加を行い、温度
上昇が小さくなり、屈曲点と判断する間違いを防
止することができる。このように、センサの温度
上昇の傾斜によつて、屈曲点検出開始温度を変更
させ、沸騰点検出の精度向上をはかつている。

また、傾斜や屈曲点の検知方法は、それぞれ定
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
点検知が可能になり簡単にシステムを構成でき
る。

さらに前記傾斜の検知は、センサ温度が予め定
められた温度以上になつた点からスタートするこ
とにより、加熱初期の鍋底に結露した水による傾
斜フラツキがあつても無視するため安定で確実な
傾斜の検知ができ、従つて、屈曲点（沸騰点）の
検出ができる。

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販
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。

その上、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ことで、調理内容物の多少
や、鍋の種類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できる。

尚、本明細書では、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、センサ温度の傾斜度合に応じて、
屈曲点を検出する屈曲点検出開始温度を変更する
ことにより調理物の多少や鍋の種類に関係なく、
周囲からの外乱や材料追加等による誤動作を防止
し、正確に沸騰点を検出でき煮込み調理や湯沸し
に最適な温度制御で自動化が図られ、効果の大な
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、傾斜検知並び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、本発明の温度制
御部（第１図７の部分）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、第５
図の屈曲点検知部の他の実施例を示すマイコン
の概略フロー図、第７図は、従来の鍋底温度検知
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……温度制御部、８…
…傾斜検知部、９……屈曲点検知部、T_D……傾
斜度合、Ｐ……屈曲値（予め定められた屈曲点と
なる値）、Ｃ……屈曲点、Ts……屈曲点検出開始
温度、Ｋ……ある定数。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 調理物を加熱する加熱手段と、調理物の温度
   を検出する温度検出手段と、その温度検出手段の
   信号に応じて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、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、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
   屈曲点検知部を有し、前記屈曲点検知部の信号に
   より、加熱手段の加熱量を可変あるいは停止する
   構成とするとともに、前記温度制御部の傾斜検知
   部の傾斜度合に応じて屈曲点検知部の屈曲点検出
   開始温度を変更させてなる調理用温度制御装置。 ２ 傾斜検知部での傾斜度合に応じて、ある定数
   Ｋで演算し、屈曲点検知部の屈曲点を検出する開
   始温度を無段階に制御してなる特許請求の範囲第
   １項記載の調理用温度制御装置。 ３ 傾斜検知部での傾斜度合に応じて、屈曲点検
   知部の屈曲点検出開始温度を複数段階に分岐して
   なる特許請求の範囲第１項記載の調理用温度制御
   装置。 ４ 傾斜検知部の屈曲点検出開始温度は、温度傾
   斜が、４℃／５秒から１℃／１分の間にて、４
   ℃／５秒を80℃とし１℃／１分を100℃となし、
   その間を比例的に変更させてなる特許請求の範囲
   第１項〜第３項いずれかに記載の調理用温度制御
   装置。