JPS63176930A - 調理用温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、シチュー等の煮込み料理は初期強い火力で加熱し
て内容物が煮立ったら弱火で長時間煮込むという手段が
必要である。これらの操作は今まで人間が手で行なって
いたため、煮立っ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った。またこの場合はエネルギー
の無駄な消費を行なっていることになる。

そこで内容物の温度を検出して、内容物が煮立った時に
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ナを調理鍋
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一発された。

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
いう欠点があった。

例えば、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った。尚
第５図はガステープ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を通ってバーナ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ったときは比例弁
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。しかし調理物によって鍋や調理量
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、つまり煮立っ
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°Ｃになったときであるため、内容物
が１００°Ｃ以上となるような設定温度にしたとき、い
つまでたっ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’Ｃ以上にならないため）比例弁
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°Ｃになる前に火力を絞っ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ってこないとい
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°Ｃとなり、１００°Ｃでは沸騰する
ことはない。また気圧の低い高地では１００８Ｃ以下で
沸騰してしまい、１０００Ｃ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っても同様の問
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、加熱手段により
加熱される調理物の温度を検出する手段と、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、温度制御部には、調理物の温度
上昇の傾斜を検出する傾斜検知部と、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
らの沸騰検出信号が発生した時の温度検出手段の出力を
設定温度として記憶する記憶部と、以後この値と温度検
出手段の出力との温度差に応じて調理物の加熱量を制御
するように加熱制御手段に信号を出力する比例制御部を
有する構成とした。

作　　用 以上の構成により、煮込み調理や湯沸かしなどの水分が
多くて調理物を煮立たせて（沸騰させて）調理する場合
に、気圧の変化や、センサのばらつき、あるいは調理物
の温度を直接検知しない場合においても、正確に調理物
が沸騰したことを検出し、この時のセンサ温度を記憶し
、以後この温度を維持するように加熱量を制御するとい
う作用を有する。

実施例 以下図面に従っ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プ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を通ってバーナ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。

本発明は１気圧で水が沸騰したときは１００°Ｃとなり
、それ以上温度が上昇しなくなることに着眼し、温度上
昇の傾斜を検出する構成としている。

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、日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°Ｃであり一
気圧では水温Ａは沸騰して１００°Ｃ以上は上昇しなく
なる。このときのセンサの温度ＢはＴｄであり、Ｔｄも
水温Ａが１００’Ｃになっ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Ｔｏ（１００’Ｃ
）とＴｄの温度差が鍋の材質や調理物の量、種類により
大きくばらっ−く。また圧力鍋等を使用して圧力が変化
すると温度Ｔｏ自体が１００°Ｃでなくなってしまう。

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Δχ毎の温度変化Δ
Ｔを測定してゆき屈曲点検知部９は１丁が一定値以下に
なっ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１０００Ｃになる温度とする方法である
。屈曲点検知部は仁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
−Ｔｎ−１）／　（Ｔｎ−１−Ｔｎ−２）が一定値以下
となった点を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） 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−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は鍋底のセンナの温度特性を示す。特性Ｗの縦軸ｌ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１は最大でありバーナ３
の燃焼量も最大燃焼とする。時間Ｘｄで内部温度がＴａ
（１００°Ｃ）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１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ナの
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。

これに伴いセンサの温度日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Ｔｏと設定温度
Ｔｄの差に応じて比例弁亀流舊を１６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Ｔａに戻り
、燃焼量も最少燃焼量に戻る。上記層・の大きさはＴｄ
−Ｔ・の大きさに応じて変化しＴｄ−Ｔ・が大きい場合
はｌ・は大きくＴｄ−Ｔ・が小さいと曹・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っても良
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Ｔｂ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
クロコンピュータ（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１Ｇはバーナ３の着火シーケンスのサブルーチ
ン、Ｓｌ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　−８１の大きさに応じて比例弁２
の絞り量を決定し電流量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【のループを通りＳｌ＞Ｔｆとなるのを待つ
。

Ｓ　１　＞Ｔ　ｆとなった場合Ｉ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
しく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。（Ｔ　ｎ
−１←Ｔｎ）さらに今回計測した温度Ｓ１を今回の値Ｔ
ｎに記憶する。（Ｔｎ”８１）　　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は次式で求まる
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Ｔｐの値が予
め定められた値Ｐよりも小さくなったとき、つまり各サ
ンプリング温度の上昇が少なくなっ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Ｖ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（Ｔ
ｎ−１−Ｔｎ　−２）に応じて比例制御弁の最小絞りｊ
ｌｌｄを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くｌｄ’）、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Ｔ
　ｎ−１を設定温度Ｔｄとして温度記憶部■で記憶し、
以後このＴｄとセンサの検出温度Ｓ１の差Ｔｄ　−５１
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Ｔ
ｄ−５１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−４５１が零あるいは
負の値となったときには、調理物が充分沸騰していると
して、最少絞り量１ｄとするように動作する。

ＸＥＮＤ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。

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
ロ等地の加熱器においても同様の効果が得られる。さら
に湯沸しポットや炊飯器等の調理器にも幅広く応用可能
である。

発明の詳細 な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
に達したことを検出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い時、つまりセンサのば
らつきや実施例のように鍋底の温度を検出して鍋の厚み
や材質が変わった時でも正確に沸騰点の検出が可能とな
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調理
失敗がない。

（２）屈曲点のセンサ温度を設定温度として記憶し、比
例制御部により、この温度と現在のセンサ温度とを比較
して加熱制御部に制御信号を出力する構成であるため、
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
して温度低下があっ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。

（３）同様に、圧力鍋等を使用して調理物の圧力が変化
し、沸騰温度が１００’Ｃ以外になっても正確に沸騰点
を検出可能となり、幅広い調理に応用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す調理用温度制御装置の
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図は傾斜検知部に屈曲
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
クロコンピュ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、Ｔｄ・・・・・・設定温度、Ｔｆ
・・・・・・測定開始温度、Ｐ・・・・・・予め定めら
れた値、３丁・・・・・・サンプリング時間、■・・・
・・・演算部、■・・・・・・温度記憶部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 一一一一−Ｘ 第３図 ｘｃｌ　　　　　　　Ｘ 第４図 Ｘｄ　　Ｘｅ　　Ｘ 第５図 比倒ｆＰＪ卸郡 第　６　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水分を含む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の時間に
   対する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して信号を出力する屈曲点検知部
   と、前記屈曲点検知部の出力信号発生時の前記温度検出
   手段の出力を設定温度として記憶する温度記憶部と以後
   これと温度検出手段からの信号との温度差に応じて調理
   物の加熱量を制御するように前記加熱制御手段に信号を
   出力する比例制御部を有する構成とした調理用温度制御
   装置。