JPS6367104B2

JPS6367104B2 -

Info

Publication number: JPS6367104B2
Application number: JP16164481A
Authority: JP
Inventors: Manabu Takada; Shojiro Inoe; Keiichi Mori
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1981-10-09
Filing date: 1981-10-09
Publication date: 1988-12-23
Also published as: JPS5862432A

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、シチユー等の煮込み調理は、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）検出のための屈曲
値を決定して、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いよう正確に制御を
行なうようにしたものである。

以下図に従つて本発明をを説明する。

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
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′の温度が上昇して設定温度に近ず
くにつれて比例制御部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′共に上昇していく。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である。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（材質や厚
さ）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，
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が屈曲値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℃になる温度とする方法で
ある。屈曲点検知部９は、この他にも、温度上昇
の比が屈曲値Ｐ以下になることを検知する方法も
考えられ、つまり、（T_o−T_o-1）／（T_o-1−
T_o-2）が屈曲値Ｐ以下となつた点をTdとする。
分母は、もつと前の温度、例えば（T_o-5−T_o-6）
でもよい。なお、サンプリング時間ΔX（例えば
５秒）毎にセンサ温度S₁を測定し、現在の温度
（屈曲点と判断したときの温度）をT_o、現在より
ΔX（５秒）前の温度をT_o-1（温度T_dとされる）、
２・ΔX（10秒）前の温度をT_o-2，…６・ΔX（30
秒）前の温度をT_o-6として表わしている。従つ
てT_P＝（T_o−T_o-1）／（T_o-1−T_o-2）は現在の
温度とΔX（５秒）前の温度の温度変化ΔTをΔX
（５秒）前の温度と２・ΔX（10秒）前の温度の温
度変化ΔTで除じた比で表わしたものであり、こ
れらの計算に必要な温度データは屈曲点検知部９
内に記憶される。この屈曲値Ｐ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
サンプリング時間ΔXにおける温度の傾斜（T₁−
T_O＝T_D）によつて、任意に決定できるようにな
つている。なお、傾斜検知部８、屈曲点検知部９
のサンプリング時間ΔX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、
屈曲点検知部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点（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
らに良好な調量が可能となる。例えば、傾斜が緩
い場合は、量が多いか、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、傾斜検知部８、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I_G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し、
ΔXは、サンプリング時間を設定するサブルーチ
ンすなわちΔXの時間経過を示す。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となるのを持つ。Ｓ１＞Tf
となつた場合、Ｆ＝１の図ののループを通り、
設定されたサンプリング時間ΔXの経過により図
のの傾斜検知部の部分で、第３図で説明した傾
斜T_Dを検出する。は、屈曲点検知部９で、内
部に傾斜検知部の傾斜T_Dによつて屈曲値Ｐを
決定する屈曲値決定部を有し、これには演算部
が設けられている。さらに屈曲点検知部９は、
設定されたサンプリング時間ΔX毎にセンサ温度
Ｓ１（T_o-2，T_o-1，T_o）を順次読込み、前述の
（T_o−T_o-1）／（T_o-1−T_o-2）による温度変化の
比によりT_Pを算出し、屈曲値Ｐと比較している。
また、前述した如く、T_pの変りに、サンプリン
グ時間ΔX毎の温度変化ΔTと屈曲値Ｐを単純に
比較してもよい。T_pがＰよりも小さくなければ、
サンプリング時間ΔXを計測してＶのループを構
成し、サンプリング時間ΔX毎のセンサ温度Ｓ１
を読込むようになつている。ここで屈曲点検知部
のXIは記憶部であり、今まで記憶していた現在
の温度より２・ΔX（10秒）前の温度の記憶を消
してΔX（５秒）前の温度を２・ΔX（10秒）前の
温度として記憶し直し（T_o-2←T_o-1）、同様に現
在の温度をΔX（５秒）前の温度として記憶し直
す。（T_o-1←T_o）さらに計測した温度Ｓ１を現在
の温度T_oに記憶する。（T_o←S1）このようにし
て、計算に必要な温度はサンプリング時間ΔX毎
に各記憶の温度が書き替わる構成にしている。屈
曲点の検出は、T_Pの値が屈曲値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。T_p＜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、最少燃焼量を設定
する１ｄ，１d′，１d″のいずれかを選択して比例
弁電流の出力（I_dout）するものである。さらに
第４図で説明したように、屈曲点検知を行う直前
のセンサ温度T_o-1を設定温度として記憶し（T_d
←T_o-1）、以後はこのT_dとセンサ温度Ｓ１の差T_d
−Ｓ１が零になるようにサブルーテンＳ２により
比例弁２の絞り量を決定し、比例制御弁２を駆動
する。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。I_naxoutは、比例制御弁電流の最大電流を出
力し最大燃焼量とするステツプを示す。また、I_d
outは最少燃焼量を設定する比例制御弁電流を出
力するステツプを示す。第５図は屈曲点検知部
の屈曲値決定部内の演算部で、傾斜検知部
の傾斜T_Dに、ある定数Ｋを乗じて、屈曲値Ｐを
無段階に求めるようにした例を示し、第６図は、
他の実施例を示し、屈曲値決定部の分岐部で
傾斜T_Dがａ，ｂ，ｃの３点で分岐し、屈曲値Ｐ
をα，β，γの３段階に分岐したものであり、他
は第６図と同様に制御される。なお、ある定数Ｋ
は、傾斜検知部のT_Dと内部が沸騰するときの
温度変化ΔTとの相関を実験により見つけ、この
相関関係から求めた値である。従つて、第５図の
屈曲値Ｐを算出する演算定数Ｋは温度変化の比
T_Pを用いた実施例と温度変化ΔTを用いた実施例
とでは異なる値となり、同様に、第６図の屈曲値
Ｐを小さな値（α）から、次第に大きくなり、大
きな値（γ）により設定するα，β，γも温度傾
斜T_Dの値をａ，ｂ，ｃの３段階に分岐し、この
T_Dと沸騰するときの温度変化ΔTとの関係を実験
により求めた値であり、第５図同様に温度変化の
比T_Pと温度変化ΔTとを用いる各実施例によつて
異る値となる。

以上の如く、本発明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
の傾斜に応じて、屈曲値を決定して、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。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が異なり、例え
ば、温度変化の比でとれば、沸騰点による屈曲点
を検出するため温度変化が小さくなると判定する
屈曲値の設定は、温度傾斜が緩やかな場合は屈曲
値が大きく（T_o−T_o-1）／（T_o-1−T_o-2）にて
傾斜が緩いため分母が小さく、沸騰で傾斜が小さ
くなつても分子は分母よりやや小さい値となる）、
傾斜の急な場合は屈曲値は小さく（同様に傾斜が
急なため分母が大きく、沸騰により傾斜が小さく
なれば分子は分母より小さい値となる）する必要
がある。

また、温度上昇の変化でとれば、温度変化の比
の場合とは逆となり傾斜の緩やかな場合では屈曲
値は小さく、傾斜の急な場合では屈曲値を大きく
する必要がある。前述した如く、屈曲値の設定
は、温度変化の比を用いた実施例と温度上昇の変
化を用いた実施例とでは異なつてくる。従つて、
傾斜度合に応じて、屈曲値を無段階或は複数段階
に変更することにより、煮込みのような調理物や
炊飯を行う場合や、お湯を沸かす場合の沸騰点の
正確な検出ができる。特に、傾斜の緩やかな物で
の誤検出は解消できるものである。

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。

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敗
がなく安定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、センサ温度の傾斜度合に応じて屈
曲点を検知する屈曲値を決定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
検出でき煮込み調理に最適な温度制御で自動化が
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……温度制御部、８，
……傾斜検知部、９，……屈曲点検知部、
……屈曲値決定部、……演算部、……分岐
部、T_D……傾斜度合、Ｐ……屈曲値（傾斜度合
T_Dによつて決定される値）、Ｋ……演算定数、Ｃ
……屈曲点。

Claims

【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、前記加熱手段の加熱
量を制御する加熱制御手段と、前記温度検出手段
の信号に応じて前記加熱制御手段へ制御信号を出
力する温度制御部とを有し、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、前記傾斜検知部で検出し
た温度上昇傾斜の傾斜度合により屈曲点を判定す
るための屈曲値を決定する屈曲値決定部と、前記
温度上昇傾斜が少なくなり前記屈曲値決定部で決
定した屈曲値以下になつたことを判定して屈曲点
を検出する屈曲点検知部とを有し、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
は停止する調理用温度制御装置。