(57)【要約】【課題】鍋底温度センサを備えるガスコンロであって、バーナへのガス供給路に、センサ検出温度が所定の設定温度範囲の上限温度以上になったときに閉弁し、センサ検出温度が設定温度範囲の下限温度以下になったときに開弁する電動弁と、これに並列のオリフィスとを設けるものにおいて、電動弁の開動作時間が炎溢れを生じないのに無駄に長引くことを回避して、温調性能を向上できるようにする。【解決手段】電動弁の閉弁状態から開弁状態への切換えに要する開動作時間を、バーナの炎口部分の温度が低くなるほど短くなるように、炎口部分の温度に応じて段階的又は連続的に可変する。炎口部分の温度を表すパラメータとしてバーナの燃焼開始からの経過時間ＴＭを用いてもよい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天板上の五徳に載置した調理容器を加熱するバーナと、調理容器の温度を検出する鍋底温度センサとを備えるガスコンロであって、
バーナへのガス供給路に、鍋底温度センサの検出温度が所定の設定温度範囲の上限温度以上になったときに閉弁し、鍋底温度センサの検出温度が設定温度範囲の下限温度以下になったときに開弁する、モータで駆動される電動弁と、電動弁に並列のオリフィスとを設けるものにおいて、
電動弁の閉弁状態から開弁状態への切換えに要する開動作時間を、バーナの炎口部分の温度が低くなるほど短くなるように、炎口部分の温度に応じて段階的又は連続的に可変することを特徴とするガスコンロ。
【請求項２】
前記炎口部分の温度を表すパラメータとして前記バーナの燃焼開始からの経過時間を用いることを特徴とする請求項２記載のガスコンロ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天板上の五徳に載置した調理容器を加熱するバーナと、調理容器の温度を検出する鍋底温度センサとを備えるガスコンロに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のガスコンロとして、調理容器の温度を所定の設定温度範囲内に維持する温調制御を行うため、バーナへのガス供給路に、鍋底温度センサの検出温度が設定温度範囲の上限温度以上になったときに閉弁し、鍋底温度センサの検出温度が設定温度範囲の下限温度以下になったときに開弁する、モータで駆動される電動弁と、電動弁に並列のオリフィスとを設けたものが知られている(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
このものでは、鍋底温度センサの検出温度が上限温度以上になると、電動弁の閉弁でバーナへの供給ガス量がオリフィスにより規定される最小量に制限され、バーナの火力が弱火になって調理容器の温度が低下し、鍋底温度センサの検出温度が下限温度以下になって電動弁が開弁されたところで、バーナの火力が強火になって調理容器の温度が上昇する。
【０００４】
ここで、下限温度に対する調理容器温度のアンダーシュートを小さくして温調性能を向上できるようにするには、電動弁の閉弁状態から開弁状態への切換えに要する開動作時間を短くすることが望まれる。然し、開動作時間を短くしてバーナへの供給ガス量を急激に増加させた場合、バーナに供給される一次空気量が慣性の影響で急激には増加しないため、火炎が一次空気不足でリフト状態になって外側に広がり、調理容器の底面から火炎が溢れ出る所謂炎溢れを生じやすくなる。
【０００５】
そこで、従来は、電動弁の開動作時間を比較的長くして、バーナへの供給ガス量を緩やかに増加させ、炎溢れを防止している。そのため、下限温度に対する調理容器温度のアンダーシュートを十分に小さくできないでいる。
【０００６】
ところで、本願発明者は、鋭意努力の結果、以下のことを知見するに至った。即ち、バーナの炎口部分の温度が低くなると、後で詳述する如く、電動弁の開動作時間を短くしても炎溢れを生じにくくなることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１３９１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述した知見に基づき、電動弁の開動作時間が炎溢れを生じないのに無駄に長引くことを回避して、温調性能を向上できるようにしたガスコンロを提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、天板上の五徳に載置した調理容器を加熱するバーナと、調理容器の温度を検出する鍋底温度センサとを備えるガスコンロであって、バーナへのガス供給路に、鍋底温度センサの検出温度が所定の設定温度範囲の上限温度以上になったときに閉弁し、鍋底温度センサの検出温度が設定温度範囲の下限温度以下になったときに開弁する、モータで駆動される電動弁と、電動弁に並列のオリフィスとを設けるものにおいて、電動弁の閉弁状態から開弁状態への切換えに要する開動作時間を、バーナの炎口部分の温度が低くなるほど短くなるように、炎口部分の温度に応じて段階的又は連続的に可変することを特徴とする。
【００１０】
ここで、炎口部分の温度が低いと、電動弁の開動作時間を短くして、バーナへの供給ガス量を急激に増加させても、炎溢れを生じない。従って、電動弁の開動作時間を炎口部分の温度が低くなるほど短くなるように可変すれば、炎溢れを生じないのに開動作時間が無駄に長引くことを回避でき、温調性能が向上する。
【００１１】
尚、「開動作時間を炎口部分の温度に応じて段階的に可変する」には、炎口部分の温度が所定の閾値以上か否かで開動作時間を１段階だけ可変することも含まれる。
【００１２】
また、バーナの炎口部分の温度は、バーナの燃焼開始からの経過時間が長くなるほど高くなるから、炎口部分の温度を表すパラメータとしてバーナの燃焼開始からの経過時間を用いてもよい。これによれば、炎口部分の温度を実際に計測するセンサが不要になり、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態のガスコンロの要部の断面図。
【図２】図１のガスコンロで用いる電動弁の断面図。
【図３】図１のガスコンロで行う温調制御の内容を示すフロー図。
【図４】図３の温調制御における電動弁の開弁制御の内容を示すフロー図。
【図５】電動弁の開動作時間を可変する具体的方法を説明するグラフ。
【図６】電動弁を短い開動作時間で開弁させた直後の空気過剰率の炎口部分の温度による変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１を参照して、１は、図示省略したコンロ本体の上面を覆う天板を示している。天板１には、バーナ用開口１ａが開設されており、コンロ本体に、バーナ用開口１ａに臨むようにバーナ２を設置している。天板１上には、環状の五徳枠３１に放射状に複数の五徳爪３２を取り付けて成る五徳３がバーナ２を囲うようにして設置されており、五徳３に載置する鍋等の調理容器がバーナ２で加熱される。
【００１５】
バーナ２は、混合管２１に連なる環状のバーナボディ２２と、バーナボディ２２上に載置され、バーナボディ２２との間に炎口２３を画成する環状のバーナキャップ２４と、バーナキャップ２４上に載置され、バーナキャップ２４との間に二次空気通路を画成する環状の二次空気ガイド板２５とを備える公知の環状バーナで構成されている。また、バーナ２の外周には、点火電極２６と火炎検知のための熱電対２７とが付設されている。
【００１６】
バーナ２に対するガス供給路４には、上流側から順に、バーナ２の失火で熱電対２７の起電力が所定レベル以下になったときに閉弁する電磁安全弁４１と、コンロ本体前面の図示省略した操作ボタンによる点火操作で開弁され消火操作で閉弁される手動の主弁４２と、コンロ本体前面の図示省略した火力調節レバーに連動する手動の流量調節弁４３と、電動弁４４と、電動弁４４に並列のオリフィス４５とが設けられている。
【００１７】
電動弁４４は、図２に示す如く、ガス入口４４１ａとガス出口４４１ｂとを有する弁筐４４１を備えている。弁筐４４１の内部には、ガス入口４４１ａに連通する弁室４４１ｃと、弁室４４１ｃの一端の端壁４４１ｄに設けた弁座４４１ｅと、弁座４４１ｅに形成した、弁室４４１ｃとガス出口４４１ｂとを連通する弁孔４４１ｆとが設けられている。
【００１８】
また、弁筐４４１には、弁室４４１ｃとガス出口４４１ｂとを連通する、弁孔４４１ｆに並列の通路孔４４１ｇが形成されており、この通路孔４４１ｇにオリフィス４５を設けている。即ち、通路孔４４１ｇの一部をオリフィス４５となる小径孔に形成している。
【００１９】
電動弁４４は、更に、弁室４４１ｃの他端側の端面に装着したダイヤフラム４４２と、弁座４４１ｅに対向するようにダイヤフラム４４２に設けた弁体４４３と、ステッピングモータ等から成るモータ４４４と、モータ４４４の正逆転により弁体４４３が弁座４４１ｅに接近離隔するようにダイヤフラム４４２を変位させる送りねじ機構４４５とを備えている。
【００２０】
弁筐４４１の外面には、ダイヤフラム４４２の周縁部を弁筐４４１との間に挟むようにしてダイヤフラムカバー４４６が取り付けられており、このダイヤフラムカバー４４６の外端部にモータ４４４が搭載されている。送りねじ機構４４５は、モータ４４４の出力軸上のねじ軸４４５ａと、ねじ軸４４５ａに螺合するナット４４５ｂとで構成されている。ナット４４５ｂは、ダイヤフラムカバー４４６に回り止めした状態で摺動自在に収納されており、モータ４４４によるねじ軸４４５ａの正逆転でナット４４５ｂが軸方向に進退する。
【００２１】
ダイヤフラム４４２の外面には、ナット４４５ｂに当接する金属製又は硬質樹脂製のプレート４４２ａが固定されている。そして、ダイヤフラム４４２をばね４４２ｂでナット４４５ｂ側に付勢し、ナット４４５ｂの進退動作に追従してダイヤフラム４４２、即ち、弁体４４３が弁座４４１ｅに接近する閉じ側と、弁座４４１ｅから離隔する開き側とに変位するようにしている。
【００２２】
尚、弁体４４３をナット４４５ｂに直結して、ダイヤフラム４４２を省略することも可能である。但し、本実施形態の如くダイヤフラム４４２を設ければ、送りねじ機構４４５の配置部が弁室４４１ｃに対しダイヤフラム４４２で気密にシールされるため、送りねじ機構４４５にモータ４４４へのガスリークを防止するシール部材を組み込む必要がない。従って、シール部材との摩擦による電力ロスが発生せず、消費電力を低減できるため、電源を乾電池とする場合に有利である。
【００２３】
また、本実施形態のガスコンロは、バーナ２で囲われるバーナ内方空間を通してバーナ２の上方に突出する鍋底温度センサ５を備えている。鍋底温度センサ５は、バーナ内方空間に挿通される上下方向に長手の支持パイプ５１と、支持パイプ５１の上端部に支持される感熱ヘッド５２とを備えている。支持パイプ５１は、図示省略した固定具でバーナ２に対し固定される。感熱ヘッド５２は、調理容器の底面に当接する集熱板５２ａと、集熱板５２ａで上端が閉塞される内筒５２ｂと、内筒５２ｂを囲う遮熱用の外筒５２ｃとを備え、集熱板５２ａの下面に、集熱板５２ａを介して調理容器の温度を検出するサーミスタ等の感熱素子５３が取り付けられている。
【００２４】
内筒５２ｂは、支持パイプ５１の上端に固定したばね受け５４ａに上下動自在に外挿されており、このばね受け５４ａと集熱板５２ａとの間にばね５４を介設して、支持パイプ５１に対し感熱ヘッド５２をばね５４により上方に付勢している。また、内筒５２ｂの下端部には縮径した段差部５２ｄが形成されており、五徳３に調理容器を載せない自由状態では、感熱ヘッド５２がばね受け５４ａの下面への段差部５２ｄの当接で規制される上動端位置に保持される。この上動端位置では、感熱ヘッド５２が五徳３よりも上方に突出している。そして、五徳３に調理容器を載置したとき、感熱ヘッド５２が調理容器の底面に当接してばね５４の付勢力に抗して押し下げられ、集熱板５２ａがばね５４の圧縮反力で調理容器の底面に確実に当接するようにしている。
【００２５】
感熱素子５３からのびるリード線５３ａは、支持パイプ５１に挿通され、その下端から外部に引き出されて制御手段たるコントローラ６に接続される（図１参照）。尚、リード線５３ａには、断熱被覆５３ｂが外挿されている。
【００２６】
コントローラ６は、コンロ前面の操作部で加熱モードとして温調モードが選択された場合、鍋底温度センサ５（感熱素子５３）の検出温度に基づく温調制御を行う。温調制御では、図３に示す如く、ＳＴＥＰ１において、鍋底温度センサ５の検出温度Ｔが所定の設定温度範囲の上限温度ＹＴｍａｘ以上になったか否かを判別し、Ｔ≧ＹＴｍａｘになったとき、ＳＴＥＰ２に進んで電動弁４４を閉弁させる。次に、ＳＴＥＰ３に進み、鍋底温度センサ５の検出温度Ｔが設定温度範囲の下限温度ＹＴｍｉｎ以下になったか否かを判別し、Ｔ≦ＹＴｍｉｎになったとき、ＳＴＥＰ４に進んで電動弁４４を開弁させた後、ＳＴＥＰ１に戻る。
【００２７】
電動弁４４を閉弁させると、バーナ２への供給ガス量がオリフィス４５で規定する最小ガス量に制限され、バーナ２の火力低下により鍋底温度センサ５で検出される調理容器温度が次第に低下する。また、電動弁４４を開弁させると、バーナ２への供給ガス量が増加して、調理容器温度が次第に上昇する。ここで、下限温度ＹＴｍｉｎに対する調理容器温度のアンダーシュートを小さくして温調性能を向上できるようにするには、電動弁４４の閉弁状態から開弁状態への切換えに要する開動作時間を短くすることが望まれる。然し、開動作時間を短くして、バーナ２への供給ガス量を急激に増加させた場合、バーナ２に供給される一次空気量が慣性の影響で急激には増加しないため、炎口２３から噴出する混合気の空気過剰率(一次空気量／理論空気量)が一時的に過少になり、火炎がリフト状態になって外側に広がり炎溢れを生じやすくなる。
【００２８】
本願発明者は、電動弁４４として全閉位置から全開位置までのストロークが１ｍｍ程度のものを用い、電動弁４４を０．１秒程度の比較的短い開動作時間で開弁させた直後の混合気の空気過剰率を測定する試験を、炎口２３部分の温度(具体的にはバーナキャップ２４の炎口２３近傍部分の温度)を変化させて行い、図６にａ線で示す結果を得た。尚、図６のｂ線は、電動弁４４の開弁状態における安定燃焼時の空気過剰率を示している。ここで、炎口２３部分の温度が高いと、バーナキャップ２２の炎口２３以外の肉部の熱膨張により炎口２３の混合気通過面積が小さくなり、バーナ内部の混合気の圧力が上昇して、混合管２１への一次空気の吸込み力が減少し、電動弁４４の開弁直後の空気過剰率の落ち込みが大きくなる。一方、炎口２３部分の温度が低くなると、電動弁４４の開弁直後の空気過剰率の落ち込みが比較的小さくなる。
【００２９】
図６のｃ線は、電動弁４４の開弁状態における安定燃焼時の火炎に比し火炎が１割以上外側に広がる状態を炎溢れと定義した場合の炎溢れ限界となる空気過剰率を示しており、空気過剰率がｃ線以下になると炎溢れを生ずる。炎口２３部分の温度が低くなると、図６のａ線はｃ線を上回り、電動弁４４の開動作時間を短くしても、炎溢れしなくなる。
【００３０】
従って、図３のＳＴＥＰ４での電動弁４４の開弁制御に際し、電動弁４４の開動作時間を、炎口２３部分の温度が低くなるほど短くなるように、炎口２３部分の温度に応じて可変すれば、炎溢れを生じないのに開動作時間が無駄に長引くことを回避でき、温調性能が向上する。
【００３１】
ここで、炎口２３部分の温度をセンサで検出することも可能であるが、炎口２３部分の温度は、バーナ２の燃焼開始からの経過時間が長くなるほど高くなるから、炎口２３部分の温度を表すパラメータとしてバーナ２の燃焼開始からの経過時間を用いることができる。そこで、本実施形態では、電動弁４４の開弁制御に際し、図４に示す如く、ＳＴＥＰ４１でバーナ２の燃焼開始からの経過時間ＴＭが所定の閾値ＹＴＭ以下であるか否かを判別し、ＴＭ≦ＹＴＭであれば、ＳＴＥＰ４２に進んで開動作時間を比較的短くし、ＴＭ＞ＹＴＭであれば、ＳＴＥＰ２３に進んで開動作時間を比較的長くするようにした。
【００３２】
尚、開動作時間を可変する具体的手法としては、図５(ａ)に示す如く、弁体４４３の全閉位置から全開位置までの移動速度（モータ４４４の回転速度）を可変する方法がある。この場合、弁体４４３が弁座４４１ｅから所定距離以下の範囲で変位するときにガス量が大きく変化するため、図５(ａ)に点線で示す如く、弁座４４１ｅ(全閉位置)から所定距離以下の範囲での弁体４４３の移動速度を遅くして、開動作時間を長くすることも可能である。
【００３３】
また、モータ４４４がステッピングモータである場合、モータ４４４の駆動周波数を小さくして回転速度を低くすると消費電力が増す。そこで、図５(ｂ)に示す如く、モータ４４４の間欠作動で弁体４４３を閉じ側に間欠的に移動させて、開動作時間を長くしてもよい。更に、モータ４４４の間欠作動の休止時間を可変して、開動作時間を可変することも可能である。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、燃焼開始からの経過時間(炎口部分の温度)が閾値以上か否かで開動作時間を１段階だけ可変しているが、閾値を複数設定して開動作時間を数段階で可変し、或いは、燃焼開始からの経過時間(炎口部分の温度)に応じて開動作時間を連続的に可変してもよい。
【００３５】
また、上記実施形態では、鍋底温度センサ５として、調理容器の底面に当接する接触式センサを用いているが、赤外線等を利用した非接触式センサで鍋底温度センサを構成してもよい。
【００３６】
また、上記実施形態では、弁筐４４１に、弁室４４１ｃとガス出口４４１ｂとを連通する、弁孔４４１ｆに並列の通路孔４４１ｇを形成して、この通路孔４４１ｇにオリフィス４５を設けているが、弁体４４３に、弁室４４１ｃと弁孔４４１ｆとを連通する通路孔を形成し、この通路孔にオリフィスを設けてもよく、このようなオリフィスも電動弁４４に並列のオリフィス４５に含まれる。
【符号の説明】
【００３７】
１…天板、２…バーナ、３…五徳、４…ガス供給路、４４…電動弁、４４４…モータ、４５…オリフィス、５…鍋底温度センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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