JP2010511274A - 温度に相関する信号を発生させ、処理して分析するための方法、およびそれに対応する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 特に温度センサ装置を使用して記録された値が、可能な最良の方法でさらに処理するかまたは用いることができる初期値として提供されることができる選択的な方法、およびそれに対応する装置を提供する。
【解決手段】 調理器の動作状態において、温度、または温度に相関する信号を調理器で、特にホブで発生させ、処理して分析するための方法であって、調理器の、調理器に配置された調理器具の、および／または調理器具に入っている調理器具内容物の温度が、温度センサ装置を使用して記録され、温度センサ装置によって記録された温度信号が時間毎に１回識別され、結果が反転され、反転の結果、さらなる処理および分析の基準として用いられる初期値を得るように電力が０．５〜１の指数になり、初期値が、調理器具内容物の量を推定または決定するために用いられ、特に、さらなる沸点検出工程を調整するために、電気調理器によって供給された加熱エネルギーが認識された場合に、沸点に達する時点を推定または決定から予め決定できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、調理器の動作状態において、温度、または温度に相関する信号を調理器で、特にホブで発生させ、処理して分析するための方法であって、調理器の、調理器に配置された調理器具の、および／または調理器具に入っている調理器具内容物の温度が、温度センサ装置を使用して記録され、温度センサ装置によって記録された温度信号が時間毎に１回識別され、結果が反転され、反転の結果、さらなる処理および分析の基準として用いられる初期値を得るように電力が０．５〜１の指数になり、初期値が、調理器具内容物の量を推定または決定するために用いられ、特に、さらなる沸点検出工程を調整するために、電気調理器によって供給された加熱エネルギーが認識された場合に、沸点に達する時点を推定または決定から予め決定できる方法と、それに対応する装置とに関する。

ホブで温度を記録するための、ホブプレートを過熱から保護するための、およびいわゆる自動調理プログラムを実行するための種々の方法が知られており、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４または特許文献５を参照されたい。

米国特許ＰＳ第６，１１８，１０５号明細書 欧州特許出願公開第８５８７２２Ａ号明細書 独国特許出願公開第１０３２９８４０Ａ号明細書 独国特許発明第１９９０６１１５Ｃ号明細書 独国特許出願公開第１０３５６４３２Ａ号明細書 独国特許第１０２００５０４５８７５．０号明細書

本発明の課題は、特に温度センサ装置を使用して記録された値が、可能な最良の方法でさらに処理するかまたは用いることができる初期値として提供されることができる冒頭に述べた種類の選択的な方法、およびそれに対応する装置を提供することである。

この課題は、請求項１と３の特徴を有する方法によって、また請求項７の特徴を有する対応する装置によって解決される。本発明の有利かつ好ましい実施形態は別の請求項の主題であり、それらの実施形態を以下により詳細に説明する。いくつかの特徴が方法および装置の両方に適用される。いくつかの例において、上記特徴を１回だけ説明するが、それらの特徴は方法および装置の両方のために互いに独立して適用されることができる。請求項の用語は、明確な参照によって発明の詳細な説明の内容に援用される。

発明の実施の形態

調理器のまたはホブの、それらに配置されるかまたは動作中に加熱される調理器具の、および／またはその中に入っている食品等の調理器具内容物の温度が、温度センサ装置を使用して時間の経過と共に記録されることが意図される。温度センサ装置によって記録された温度信号は、時間毎に１回識別され、次に反転され、電力が０．５〜１の、有利には０．６〜０．８の数または指数になる。このことから、値が、さらなる処理および分析のための初期値として得られる。本発明によれば、本発明の基本的な実施形態において、初期値は、調理器具内容物の量を推定または決定するために用いられる。供給された加熱エネルギーが認識された場合に、上記推定または決定に基づいて沸点の事前の決定が可能である。このことは、好ましくは制御システムの測定手段によって、異なる方法で行うことができる。

本発明によれば、本発明の別の基本的な実施形態において、温度信号は、沸点に達する前の時点、さらには沸点に達する直前に確実に、好ましくは長時間、例えば約１２００Ｗ〜４０００Ｗの範囲の標準的な電力出力の場合において調理工程の開始後または加熱の開始後に約３００秒までの時間、記録されて分析される。このようにして水量を有利に決定できるので、例えば上記のように、過度の温度を回避することが可能であるか、あるいはいくつかの調理プログラムまたは自動工程をより良く制御することが可能である。この情報は、調理工程中、沸点に達する前に有利に利用可能であり、調理工程の初期段階においても、さらなる分析に非常に有用であり得る。例えば沸点を正確に決定するために、その後のさらなる分析が可能である。また、ここで、水量の上記決定は既に完了している。そのようにするための計算方法および別の方法が、本出願人の特許文献６に記載されている。この内容は、この場合、明確な参照によって本特許出願の内容に援用される。

式で表すと、上記方法は、初期値Ａ（ｔ）が次式のように形成されるようなものになる。

ｃは正数であり、定数であり、そして０．５〜１未満の間隔から、有利には０．６〜０．８の間隔から選択される。時間間隔Δｘ（ｔ’）＝ｘ（ｔ１）−ｘ（ｔ２）は、測定値のノイズと衝突しない程度に十分に長く選択される。そうしなければ、望ましくない状況下では、このことにより、制御ユニットが極めて故障しやすくなる程度の多くのノイズが初期値の周りに発生するであろう。この場合、Ｔ（ｔ’）は温度センサの信号に対応し、ｔ（ｔ’）は測定中の時間に対応する。

温度信号は、調理工程を開始した後に５０〜２００秒の時間窓で有利に分析される。誘導ヒータが１５００Ｗ以上の加熱電力を有している状態の約６０〜１２０秒の時間窓における分析が特に有利である。このことにより、比較的速い分析が得られ、すなわち、比較的短時間でまたは調理工程の開始直後に分析が得られる。このようにして、さらなる工程ステップでは、この分析に比較的迅速にアクセスしてその分析を用いることができる。

放熱器が加熱のために使用されてサイクル動作された場合、初期値に基づくΔｔ／ΔＴの傾斜が負であることが可能である。この場合、括弧内の合計が用いられる。さらに、括弧内の値の接頭符号を式に別々に組み込むことができる。このことを考慮すると、初期値の接頭符号は、ｃ＝１の場合に得られるであろう接頭符号であると理解できる。

ここで、温度変化が初期値の分母にあることにより、初期値についてこのような小さな変化が非常に顕著であることに留意されたい。このことは、特に、温度変化が単に非常に小さいそれらの例に適用される。

本発明によれば、上記方法において、比較的短時間に、特に沸点に達するかなり前に記録された温度信号を本発明に従って処理することにより、非常に容易に分析可能な曲線が得られることが明らかになる。この曲線は、固有の特性を有し、さらなる分析に非常に良く適している。調理器具内容物の量は、本発明に従って初期値から有利に推定または決定され、ここで、電気調理器によって供給された加熱エネルギーが認識された場合に、沸点に達する時点を前記推定または決定からほぼ予め決定できる。このことは、例えば、さらなる沸点検出工程を調整するために用いることができる。このようにして、沸点に達する時点を特に有利にほぼ予め決定でき、このことが必要とされた場合、調理器具内容物の沸騰を防止するために、沸点に達する前に、供給された加熱エネルギーを低減できる。このことは、選択された調理プログラムの一部であり得る。

指数は、有利には約２／３、特に有利には正確に２／３である。本発明によれば、この指数により、ほぼ線形の曲線、したがって、特に容易に処理可能かつ分析可能な初期値が得られることが明らかになる。正式には、温度信号の動的な推移を考慮することにより、値の２／３が得られる。したがって、調理材料の温度の変化が例えば加熱導体の近傍のセンサに直接反映されない効果が考慮される。

温度信号の時間曲線を電子的に記録するために、種々の温度センサおよびそれに対応する測定構成が適切であり、当業者に知られている。

さらにまたはその上、本発明の実施形態では、必要な加熱電力の時間曲線が動作全体にわたって監視される。このようにして、温度の上昇または下降が加熱電力の時間曲線に適合しているかどうか、あるいは温度記録に誤りが存在する可能性があるかどうかをさらに検出できる。例えば、加熱電力が供給されていないときに温度上昇が確認された場合、このことを温度記録の誤りと判定できる。このことを操作者に表示できる。さらに、ホブのこの調理領域のスイッチを切ることができる。

別の実施形態では、より小さな電力が供給されている間、温度センサの温度下降を判定できる。このことにより、より良い分析動作を実現することが可能になる。この種の信号は、例えば、特に電力出力が２５００Ｗを超える「瞬時動作」を停止させた場合の誘導ヒータの動作中の意図的な電力低減によって、放熱器のサイクル動作によってまたはガスヒータへのガス量の低減によって実現することができる。

一方では、サイクル動作されるヒータのサイクル動作中における温度下降が、他方では、値「ゼロ」への電力低減の結果としての温度下降が、別々の計算方法で処理されることを意図することができる。区別することにより、計算を合わせることが可能になる。また、電力が連続的に供給されるとさらに有利であると思われる。

温度センサの絶対値を分析に組み込むこともできる。このことは、特に所定の標準値と比較するために適用される。

原則として、本出願に示した方法は、ヒータの種類に依存せず、上記誘導ヒータまたは輻射ヒータから任意のヒータの種類、例えば、薄膜ヒータ素子または厚膜ヒータ素子あるいは管状ヒータに置換することができる。さらに、ガスバーナのために、供給ガス量から供給エネルギーを確認できる方法を用いることができる。その上、その方法は、電気機器に、例えば焼成炉または蒸気調理器に置換可能である。

これらおよび別の特徴は、請求項だけでなく、発明の詳細な説明および図面にも示されており、この場合、個々の特徴の各々は、本発明の一実施形態のサブコンビネーションの形態においてそして他の分野において、単独でまたは複数で実行されることができ、そして本明細書で保護が請求される、有利でそれ自体保護可能な形態を提供する。本出願が副題および個々の区分に分割されても、以下になされる説明の一般的な有効性が制限されない。

本発明の実施例を図面に概略的に示して、以下により詳細に説明する。

誘導ヒータと温度センサとを有するホブの断面図である。 第１のポット内の種々の充填量における、約３００秒の時間経過に伴う加熱能力Ｃｐの推移の線図である。 図２に対応する、第２のポットの線図である。

図１は、電気調理器としてのホブ１１を示している。ホブ１１はホブプレート１２を有し、このホブプレートの下部には、標準的な誘導加熱装置が誘導ヒータ１４として配置される。内容物を加熱するかまたは沸騰させるために、調理器具１３または調理ポットが誘導ヒータ１４の上部のホブプレート１２に配置される。温度センサＳは、誘導ヒータ１４の上部の領域のホブプレート１２の下面に配置される。この温度センサは厚膜基体の標準規格のＰｔ１０００であり得る。代替実施形態では、温度センサＳはタングステンセンサまたは光学測定センサ、特に、適切な波長範囲の感度を有するいわゆるサーモパイルであってもよい。温度センサＳは、温度Ｔまたは対応する温度信号を制御ユニット１６に伝達する。

制御ユニット１６を介して、温度センサＳを電子的にポーリングできる。したがって、このことは、温度信号Ｔが制御ユニット１６に存在し、さらに処理されることができることを意味する。このさらなる処理は、温度信号Ｔを時間毎に識別することによって特定の方法で行われる。この結果が反転され、反転の結果、電力が２／３になる。その結果、さらなる分析動作、および／または調理プログラムの実行等のために用いられる初期値Ａ１が得られる。初期値Ａ１はほぼ線形の曲線を有するので有利でもある。このことから、変化を認識することが特に容易になり得る。

ホブ１１において、温度特性曲線が今や記録され、そして上記のように確認された初期値のこのようにして得られた曲線が、制御ユニット１６にまたはそれに関連するメモリ（図示せず）に記憶された場合、動作中に確認された初期値Ａと上記初期値Ａ１とを比較できる。ホブにおけるある調理工程中の初期値の電流曲線に基づいて、認識パターンをメモリから認識することが可能である場合、または電流曲線が認識パターンに対応する場合、制御ユニット１６は結果を分析できる。

制御ユニット１６を使用して、調理プログラムを行うかあるいは警報信号等または他の信号を発する方法が、当業者に知られており、さらに特に上記従来技術の文献から知られている。この場合、当該範囲の方法についてはさらに詳細に説明しない。

有利には、制御ユニット１６は誘導ヒータ１４への電力供給も監視する。このようにして、供給された電気エネルギーの時間曲線を記録することにより、生成された温度曲線に対する、または温度センサＳの記録された温度レベルに対する合理性チェックを行うことが可能である。温度センサＳの温度が上昇する間、例えばある時点で、誘導ヒータ１４によって加熱電力が発生されないかまたは非常に小さな電力しか発生されない場合、故障状態が存在するであろう。このことは、温度センサＳの温度が、誘導ヒータ１４を動作させても温度を僅かしか変化させることができない程度の、例えば、依然として非常に高温の調理器具を温度センサＳの上部のホブプレート１２に配置しても温度を変化させることができない程度の高さである場合に特に当てはまる。この場合、次に、警報信号を発することが可能であるか、またはいくつかの状況において、誘導ヒータ１４、さらにはホブ１１全体を切ることが可能である。この場合、誘導ヒータ１４に、制御ユニット１６にまたは温度センサＳに故障がある。これらの故障源の各々は比較的深刻であり、このため、次に停止を行う必要がある。

図１に示したシステムは、それに配置された調理器具１３と共に、説明する方法でシステムの加熱能力Ｃｐを算出できるシステムを示している。次に、このシステムは、調理器具１３が配置されていない同じシステム、すなわち、実質的に中空の調理領域と比較される。

図２は、第１のポットを有する図１による構成を用いて記録された初期値または加熱能力の時間曲線を示している。この場合、ポット内の水量は０．２５ｌ、０．５ｌ、１ｌ、２ｌおよび２．５ｌと多様である。これらの値の温度は、ガラスセラミックプレート１２の下面の温度センサＳを使用して記録される。供給された電力は１５００Ｗよりも大きかった。

Ｃｐの値の記録を開始した直後に、０．２５ｌ〜２ｌの値が明確に区別可能であることが理解できる。２．５ｌの曲線は１ｌの曲線と２ｌの曲線との間に延びる。しかし、僅かに制限された区別だけでは方法の精度を多少損なうが、この場合、その差は特に大したものではなく、既存の量にも大きな差はなく、この範囲における量を予め大まかに決定することが非常に有利である。

５０秒〜約１３０秒の時間範囲において、５つの曲線をある程度区別できることが理解できる。約１３０秒〜３００秒の間のある時間段階で、上記曲線は、約３００秒後に同様に区別可能になり始めるまで再び収束する。さらにここから、値は非常に急速に上昇する。その上、この時点までに５分が既に経過しており、本発明によれば、値がその時点よりもかなり早く利用可能である場合に特に有利であるとみなされる。したがって、約５０秒〜１３０秒の上記範囲が分析のために特に好ましいとみなされる。

図３は、同じ順序を示しているが、他の第２のポット１３によるものである。ここで、上記とほぼ同じ時間範囲において、調理ポットの異なる水量に関する５つの曲線が容易に区別されることができ、この場合も量に対して適切に分けられ、すなわち、量の決定を非常に効果的に行うことができることが理解できる。約２５０〜３００秒の時間まで、曲線は再び大きく異なる。より長い時間では、それらの曲線が、図２と同様に再び分かれ、再び容易に区別可能になるが、特にその後の時点により上記制限または欠点と同じものが生じる。

調理工程または加熱動作を開始した後に、例えば１〜２分後に、本発明による短い時間間隔でも、図２と図３の曲線の推移から、記録された温度に基づいて確認された加熱能力Ｃｐの曲線を区別できることが理解できる。

当然、ここで制御ユニット１６のために、曲線の推移またはある種の基準曲線の推移を認識する必要がある。そのようにするために、いくつかの基準曲線を１回記録することが考えられ、したがってそれらを制御ユニットに記憶することが考えられる。このことは、製造中の工場で有利に行うことができる。代わりに、特に曲線の下降および実現された絶対値により、特に約１２０秒以前の時間において、加熱能力Ｃｐの値の時間動作から上記基準曲線を推定することを試みてもよい。別の可能な方法は、一人の操作者が、使用した特定の調理ポットの基準曲線を記憶することであり得る。

数学的説明
上記概念を明確にするために、この節では、数式を用いて一連の考えを再び簡単に説明することを意図する。説明をより分かりやすくするために、説明する例では指数＝１であり、一般性を失わない。

次式（１）が示される。

ここで、Ｅ＝エネルギー、Ｐ＝電力およびｔ＝時間である。

ここで、Ｃｐは加熱能力であり、ΔＴは温度変化である。Ｃｐについて、式Ｃｐ＝Ｃｐ＿ｐｏｔ＋Ｃｐ＿ｗａｔｅｒ＋Ｃｐ＿ｃｏｏｋｉｎｇ ａｒｅａが、良好な近似で適用される。これらの係数では、水は、特定の最大の加熱能力を有し、ＣｐがほぼＣｐ＿ｗａｔｅｒである大きな水量の近似値として推定されることができる。次に、特定の加熱能力の決定に従って、次式（３）が適用される。

ここで、ｍは水量である。示したｃｐ＿ｓｐｅｃｉｆｉｃ＿Ｈ_２Ｏでは、Ｃｐが次式（３ａ）に従って測定された場合に、水量を決定できるようになる。

概念によれば、スイッチオンした比較的直後に時間ｔ１で、電力Ｐおよび温度Ｔが決定される。Δｔ１はスイッチオン時間からｔ１までの時間である。ΔＴは初期温度に基づく温度差に関係する。次に、次式（４）のようになる。

また、ある温度上昇ΔＴ２、例えば、約２０℃の初期温度から８０℃の初期温度までの温度上昇が必要とされる場合、このことについて同様の関係が適用される。温度上昇ΔＴ２が実現される時間Δｔ２を算出するために、上記関係の切換を用いることができる。

水が未だ沸騰していない限り、加熱能力は実質的に変化せず、そして次式（６）を得るために、式（４）を式（５）に組み込むことができる。

この式の特定の特徴は、「沸点」Δｔ２のみが、時間ｔ１で既に認識された係数に依存することである。したがって、Ｃｐ（ｔ１）のほぼ安定した値が確認されると、用いた式（６）で「沸点」を予め早く算出できる。

時間ｔ１で変化される電力Ｐ’の一般化を簡単に実現できる。次に、次式（７）のようになる。

結果の安定性をチェックするために、当然、異なる時間ｔにおける測定を行うことができる。

１１ ホブ
１２ ホブプレート
１３ 調理器具
１４ 誘導ヒータ
１６ 制御ユニット
Ｓ 温度センサ
Ｔ 温度

Claims (7)

1. 調理器の動作状態において、温度、または該温度に相関する信号を前記調理器で、特にホブ（１１）で発生させ、処理して分析するための方法であって、前記調理器の、前記調理器に配置された調理器具（１３）の、および／または該調理器具に入っている調理器具内容物の前記温度が、温度センサ装置（Ｓ）を使用して記録され、該温度センサ装置によって記録された温度信号（Ｔ）が時間毎に１回識別され、結果が反転され、該反転の結果、さらなる処理および分析の基準として用いられる初期値を得るように電力が０．５〜１の指数になり、前記初期値が、前記調理器具内容物の量を推定または決定するために用いられ、特に、さらなる沸点検出工程を調整するために、前記電気調理器によって供給された加熱エネルギーが認識された場合に、沸点に達する時点を前記推定または決定から予め決定できる方法。
2. 前記沸点に達する前記時点が予め決定され、そして前記調理器具内容物の沸騰を防止するために、前記沸点に達する前に、前記供給された加熱エネルギーが低減される請求項１に記載の方法。
3. 前記温度信号（Ｔ）が、調理工程の開始後に最大３００秒までの時間、記録される請求項１の上位概念に記載の、特に請求項１に記載の方法。
4. 前記温度信号（Ｔ）が、前記調理工程の開始後に５０〜２００秒の時間窓で、好ましくは約６０〜１２０秒の時間窓で分析される請求項３に記載の方法。
5. 前記指数が０．６〜０．８の間にあり、特に約２／３、好ましくは正確に２／３である請求項３または請求項４に記載の方法。
6. 前記加熱エネルギーが、特に、時間経過に伴う加熱電力を記録することによって記録され、好ましくは、該加熱電力を記録するための測定手段が、特に、前記調理器用の切換手段または制御手段（１６）に設けられる請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 調理器の動作状態において、温度、または該温度に相関する信号を前記調理器またはホブ（１１）で処理して分析するための、特に請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法を実行するための装置であって、該装置が、前記調理器またはその加熱装置（１４）の、前記調理器に配置された調理器具（１３）の、および／または該調理器具に入っている調理器具内容物の前記温度を記録するための温度センサ装置（Ｓ）を有し、該温度センサ装置（Ｓ）の温度信号（Ｔ）の時間曲線を記録するための、時間経過に伴う前記温度信号を１回だけ識別するための、結果を反転し、次に、該反転の結果、電力を０．５〜１．０の、特に約０．６〜０．８の指数にするための、さらに処理して分析するための初期値のためのセンサ信号処理ユニットまたはセンサ信号制御ユニット（１６）があり、前記温度信号（Ｔ）が、調理工程の開始後に最大３００秒までの時間、記録される装置。

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