JPS58123026A - 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】 本発明は、コンロ等の加熱調理器により他えば煮込み調
理や湯沸かし等の水分の多い調理を行なう場合に、調理
物の温度が沸騰点（１００℃）になったことを精度よく
検出可能とした調理用温度制御装置に関するものである
。

従来、クチュー等の煮込み料理は初期強火で内容物を沸
騰させ、その点で弱火にして長時間煮込むという手順が
必要である０この操作は今まで人間が手で行なっていた
Ｗ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。

あるいは湯を沸かす場合でも沸騰を知らずに加熱を続け
て沸きこぼすこともよくある。これ等は調理物が使いも
のにならなくなる上にエネルギーの無駄の消費となる。

さらに沸きこぼれた場合は火傷等の危険性の上に、他え
ばガスコンロの場合は失火によるガス漏れ事故の原因と
なシ非常に危険である。

そこで内容物の温度を検出して、内容物が沸騰したとき
に報知や消火、あるいは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等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これにより内容物
温度全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、
厚みや内容物の容量により変化するため、内容物の温度
が１００℃になった点を検出するととは非常に困難であ
った。

本発明は、鍋底の温度を検出して調理温度制御装置にお
いて、特に煮込みや湯沸し等の水分が多く内部温度’ｉ
１００℃に制御する場合に鍋の材質や内容物の１に無関
係に確実に検出できる調理温度制御装置を提供すること
を目的とする。

上記目的の達成のだめに、本発明調理温度制御装置は内
容物が沸騰するまでの温度上昇の傾斜を検知し、その値
に応じて沸騰点を検知する構成としたものである。

以下図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６
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７ｖＣ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１゜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６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。

つまりセンサ６の信号が比例制御部１ｏ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は除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６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／す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０ 特に煮込み料理では煮立って火を絞り込むタイミングは
内容物の温度が１００℃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。反対に低いと温度が１０
０℃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た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。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０ 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℃になシ、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ムは内容物
の温度つまシ水温、Ｂは鍋底の温度つまシセンサ６によ
る検知温度を示す。温度Ｔａは室温で加熱によシカープ
ム、Ｂ共に上昇してゆき、温度Ｔｂで上昇カーブが線質
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４
０〜７０℃である。

さらに温度上昇してゆき温度Ｔｃが１００℃であり水温
ムは沸騰して１ｏｏ’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も水温ムが１０
０’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Ｔｃ　（１００℃）とＴｄの温
度差が鍋の材質や調理物の量９種類により大きくパラツ
く。しかし温度上昇の傾斜が変化する屈曲点Ｃは常に水
温ムが沸騰した点′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。この方法はサンブリング時間ΔＸ毎の温度変化４
丁を測定してゆき屈曲点検知部９はΔＴ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１００℃に々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。

ここで第４図に示すように調理物の歌に応じて沸騰時の
屈曲特性が大きく異なる。例えば調理量が少ないときは
Ｖ特性のように温度上昇の傾斜が急で沸騰点ではほとん
ど傾斜が零となる。しかし調理量が多い場合はＮ特性の
ように傾斜が非常に緩く沸騰点でも除々に傾斜が小さく
なってゆく。

以上から単に傾斜が一定値以下で判別するのは難しい。

そこで第２図のＴｂ点を越えた点Ｔｆで一定時間間隔△
Ｘムの温度上昇ＴＶを測定し、その値に応じて屈曲点検
知部で△Ｔと比較する一定値Ｔｕを修正する構成してい
る。ここでは一定値はＴｗを関数とする計算式で求めて
いる。

Ｔｕ＝に−Ｔｗ＋Ｌ ところが第４図のように傾斜が大きく変化すると第３図
のへＴの変化幅は非常に大きく特に傾斜が緩い場合は短
時間のサンプリング時間△Ｘでの傾斜△Ｔは非常に小さ
な値となり正確な傾斜検知ができにくい。反対に傾斜が
急な場合にサンプリング時間△Ｘが長いと沸騰検知が遅
れて吹き出す危険性がある。そこで本発明では初期傾斜
ＴｗＯ値に応じてサンプリング時間を切替ている。この
実施例ではＴｗの値が一定値Ｔマよりも大きい７　ｗ／
の場合は調理量が少なく温度上昇が急であるためサンプ
リング時間は短時間の△Ｘ′とし、屈曲点検知は △Ｔ（サンプリング時間△Ｘ′の温度上昇）≦に′・Ｔ
Ｗ＋Ｌ’反対にＴｗがＴｙよシも小さいＴｙ　／／の場
合は調理量が多く温度上昇が緩いためサンプリング時間
は長い時間の△Ｘ　／／とじて屈曲点検知は△Ｔ（サン
プリング時間△Ｘ”の温度上昇）≦Ｋ　／／・Ｔｗ”＋
Ｌ“としている。ここではＴｗがＴｙよりも大きいか小
さいかで２点に分岐しているがこれが３点あるいはそれ
以上でもよく、この分岐が多い程精度は高くなる。

比例制御部１ｏ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−例として曲屈点検細部
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０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〇一般に煮込
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は温度で破線ムは第２図と同様内容物の温度、実線
Ｂは鍋底のセンサの温度特性を示す。特性Ｗの縦軸Ｉ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Ｘ（ｌで内部温度がＴ
ｃ（１００℃）となシ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ＴＪｏこのとき比例制御部１０は温度
Ｔ（１が設定温度として設定され、この設定温度とセン
サ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Ｘｓで調理物を追加した場合内部温度
ムは低下する。

これに伴ないセンサの温度Ｂも低下して内部温度ムの低
下を検出する。比例制御部１ｏはこの温度Ｔｅと設定温
度ＴｄＯ差に応じて比例弁電流ＩをＩｓに増加させる。

これにより燃焼量も増加して温度ムは尤の温度Ｔｃに戻
り、燃焼量も最も最少燃焼量に戻る。上記Ｉｓの大きさ
はＴ（！−Ｔｅの大きさに応じて変化しＴ（１−Ｔｅが
大きい場合はＩｅは太き（Ｔｄ−Ｔｅが小さいとＩｅは
小さくなる。

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７図〜第６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ラ１ルーチン
、Ｓｌはセンサ６の温度Ｓ１を読込むサブルーチン、Ｓ
ｌは温度差Ｔｄ−８１の大きさに応じて比例弁２の絞り
量を決定し電流工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図のＴｆよりも低い場合
は図のＩのループを通りＳ、）Ｔｆとなるのを待つ。

Ｓ、）Ｔｆとなった場合■の部分で第２図で説明した初
期傾斜Ｔｗを検出する。

■は屈曲点検知部で、初期傾斜Ｔｗ［応じて演算定数Ｋ
　ｖ　ＩＬ　Ｐよび時間間隔修正部■を含む分岐部Ｖと
、比較値Ｔｕを演算する演算部■、またＴｕと時間間隔
△Ｘ間の温度上昇△Ｔと比較する傾斜比較部■を含んで
いる。■は比例制御ループで、屈曲点検出時のセンサ温
度Ｓ１を設定温度Ｔ（１と置いて、以後Ｔ（ｉとセンサ
温度Ｓ１の温度差に応じた出力を８２により比例弁に出
力する。ＸＩＣＮＤは予め設定した調理時間Ｘが終了し
た場合に動作を停するプログラムを示す。尚ここでは■
は傾斜値を比較する傾斜比較部で記入しているが、これ
が傾斜値の比、つまり傾斜比較部としてもよい０またＦ
は初期傾斜Ｔｗの検知フラグを示し初期傾斜検知後はＦ
＝１となりそれ以後はＶ・■のループはバイパスされる
よう構成している。

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
、煮込み調理等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変化しても精度よく沸騰点の検出が
可能となる。

また傾斜の検知方法を予め定められた時間毎にサンプリ
ングによるセンサ温度の差を求める構成トスルコトによ
り、マイコン等による制御が容易となりプログラムの処
理のみで正確な沸騰点検知が可能となり非常に簡単にシ
ステムを構成できる。

さらに初期傾斜ＴｗＯ値に応じて屈曲点比較値を演算す
る構成とし、演算定数を複数段に分岐すると共に屈曲点
比較値のサンプリング時間も切替ることにより高精度化
・高範囲化をはかつているため少量（２ｏｏＣＣ程度）
から多量（６ｆｆ程度）までの範囲を精度よく検出可能
である。

また初期傾斜Ｔｗはセンサの温度が予め定められた値（
約７０〜ｓｏ’ｃ）以上になった点で計測する構成であ
るため加燃初期に鍋底が結露することによる温度フラッ
キ部を無視するので確実な沸騰の検出ができる。

このように鍋の材質や形状、調理物の量に無関係に沸騰
点検知を可能とし、沸きこぼれによる失火の危険性は全
くなく安全で、また無駄な沸かし過ぎによるエネルギー
を節減する。

最後に実施例で説明しているように特に温度センサを、
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プルコンロの比例制ｍ式を例に
して説明したが、電気コンロ以外にオーデン等にも応用
可能である。さらに比例制御でなくハイ、ロー制御、オ
ンオフ制御等であってもよい０

【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
の立上シ状態を示す特性図、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図は調理物の量によ
るセンサ温度の立上り状態の差を示す特性図、第６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
６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７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（加熱する手段）、６・・・・・・調理物
、６・・・・・・温度センサ、７・・・・・・温度制御
部、８．■・・・・・・傾斜検知部、９．■・・・・・
・屈曲点検知部、■・川・・時間間隔修正部、■・・・
・・・分岐部、Ｖ（・・・・・・演算部、■・・・・・
・傾斜比較部、Ｔｆ−・・・測定開始温度、Ｔｕ・・・
・・・屈曲点比較値（予め定められた値）、Ｔｗ・・・
・・・初期の傾斜、△Ｔ・・・・・・温度傾斜、△Ｘ・
・・・・・温度傾斜の時間間隔。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第　３　図 Ｘｄ　　　　　　Ｘ 第４図 一一一ヤ　× 第５図 Ｘ 第６図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）調理物を加熱する手段と、前記調理物の温度を検
   出する温度センナと、前記温度センサの信号に６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
   度センサ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シ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点検知部
   を有すると共に、前記傾斜検知部により検出した初期の
   傾斜に応じて複数個に分岐する分岐部と、前記分岐部で
   分岐された条件に応じて前記初期の温度傾斜の値を間歇
   として前記予め定められた値を演算する演算部を有する
   構成とし、前記屈曲点検知部の信号により前記加熱手段
   の加熱量を可変あるいは停止する構成とした調理用温度
   制御装置。
2. （２）屈曲点検知部と、一定時間間隔の温度傾斜と予め
   定められた値を比較する傾斜比較部を有する特許請求の
   範囲第１項記載の調理用温度制御装置。
3. （３）屈曲点検知部は、一定時間間隔の温度傾斜の比と
   予め定められた値と比較する傾斜比較部を有する特許請
   求の範囲第１項記載の調理用温度制御装置。
4. （４）屈曲点検知部で比較する温度傾斜の時間間隔は、
   分岐部で分岐された条件に応じて修正する時間間隔修正
   部を有する特許請求の範囲第１項または第３項に記載の
   調理用温度制御装置。 （＠　初期の温度傾斜は、調理物を加熱する手段が加熱
   開始後、温度センサが測定開始温度を検出後に計測する
   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。