JP2017190939A - 温度感知機能を有するガスコンロ - Google Patents

Abstract

【課題】温度感知機能を有するガスコンロを提供する。【解決手段】温度感知機能を有するガスコンロは、コンロ本体、温度センサーおよびガスコントローラーを有する。コンロ本体は、鍋を加熱するバーナーを有する。温度センサーは、熱電対列センサーおよび信号プロセッサを有する。熱電対列センサーは、鍋から放射される赤外線を感知するとともに、感知信号を出力する。信号プロセッサと熱電対列センサーは電気的に接続して、感知信号を処理するとともに、制御信号を出力する。ガスコントローラーと信号プロセッサは電気的に接続するとともに、制御信号にしたがって、バーナーに供給されるガス流を調整する。上述のガスコンロは、非接触方式で、鍋の温度を感知する。【選択図】図１

Description

本発明は、ガスコンロに関するものであって、特に、温度感知機能を有するガスコンロに関するものである。

ガスコンロの火の消し忘れで、鍋の空焚きによる危険が生じる。現在、鍋の温度を感知するガスコンロが開発されており、それは、鍋の温度を感知するとともに、鍋の温度が異常時、ガスの供給を切断して、危険の発生を防止するものである。図６を参照すると、従来の鍋の温度を感知するガスコンロ６０は、バーナーの中央位置に、上下動作が可能な感熱ヘッド６１を設置する。鍋１００がガスコンロ上で加熱される時、感熱ヘッド６１は、鍋底部にフレキシブルに接触して、鍋の温度を感知する。しかし、この従来のガスコンロでは、感熱ヘッドの接触不良や汚れが感知精度に影響する。このほか、内側バーナーの火は、感熱ヘッドの感知精度に影響する可能性がある。よって、この従来のガスコンロは外側バーナー６２のみを保留し、ガスコンロの火の出力を低下させる。

従って、どのようにすれば、ガスコンロが、加熱中の鍋の温度を精確に感知することができるのかを研究する必要がある。

本発明はガスコンロを提供し、非接触式の熱電対列センサーを利用することにより、鍋の温度を感知し、接触不良による感知精度が悪くなるのを防止することを目的とする。

本発明の一実施例による温度感知機能を有するガスコンロは、コンロ本体、温度センサーおよびガスコントローラーを有する。コンロ本体は、鍋を加熱する一バーナーを有する。温度センサーは、熱電対列センサーおよび信号プロセッサを有する。熱電対列センサーは、鍋から放射される赤外線を感知するとともに、感知信号を出力する。信号プロセッサと熱電対列センサーは電気的に接続して、感知信号を処理するとともに、制御信号を出力する。ガスコントローラーと信号プロセッサは、電気的に接続するとともに、制御信号にしたがって、バーナーに供給されるガス流を調整する。

上記及び他の目的及び本発明の特徴は、添付図面とともに以下の記載を参照することにより明らかとなる。

本発明の温度センサーおよびガスコンロは、非接触式の熱電対列センサーを利用することにより、鍋の温度を感知し、接触不良による感知精度が悪くなるのを防止し、且つ、鍋の空焚きを防止する。

本発明の一実施例による温度感知機能を有するガスコンロを示す図である。 本発明の一実施例による温度センサーを示す図である。 三段式ガスコントローラーを示す図である。 本発明のもう一つの実施態様による温度感知機能を有するガスコンロを示す図である。 本発明の別の実施態様による温度感知機能を有するガスコンロを示す図である。 従来の温度感知機能を有するガスコンロを示す図である。

以下で、本発明の各実施態様を詳述するとともに、図面と合わせて例示とする。これらの詳細な説明以外に、本発明は、さらに、幅広くその他の実施態様中でも実行でき、任意の実施態様の容易な代替、修正、変化は、みな、本発明の範囲内に含まれるとともに、請求項の範囲を基準とする。明細書の記述において、本発明の完全なる理解のために、多くの具体的な詳細を提供する。しかし、本発明は、具体的な詳細を部分的にあるいは全部省略した前提下でも、実施することができる。このほか、周知のステップや素子は、詳細中で描写されていないことで、本発明に対し不要な制限が生じることが回避される。図面中、相同あるいは類似した素子は、相同あるいは類似した符号により表示される。特に注意すべきことは、図面は、素子の実際の寸法や数量を示すものではなく、ある詳細は、完全に描写されずに、図面は簡潔になっている。

図１を参照すると、本発明の一実施態様による温度感知機能を有するガスコンロは、コンロ本体１０、温度センサー２０およびガスコントローラー３０を有する。コンロ本体１０は、鍋１００を加熱するバーナーを有する。図１に示される実施態様において、バーナーは、ほぼ同心で設置される内環バーナー１１ａおよび外環バーナー１１ｂを有する。この限りではないが、バーナーは、複数の並列に設置されたバーナーを有してもよい。

温度センサー２０は、熱電対列センサー２１および信号プロセッサ２２を有する。熱電対列センサー２１は、非接触的な方式で、鍋１００が放射する赤外線を感知し、感知信号を出力することが理解される。信号プロセッサ２２と熱電対列センサー２１は電気的に接続する。信号プロセッサ２２は、熱電対列センサー２１が出力する感知信号を処理するとともに、制御信号を出力する。図１に示される実施態様において、温度センサー２０は、内環バーナー１１ａの中央に設置されるとともに、鍋１００の底部に向けて、鍋１００が放射する赤外線を感知する。この限りではないが、一実施態様において、温度センサー２０は、バーナーと並列に、すなわちバーナーの横に設置され、鍋１００の底部を向く。温度センサー２０の詳細な構造は以下で説明する。

ガスコントローラー３０と信号プロセッサ２２は、電気的に接続されるとともに、信号プロセッサ２２が出力する制御信号にしたがって、バーナーに供給されるガス流を調整する。たとえば、ガスコントローラー３０とガス管路Ｇｐが連接し、ガス管路Ｇｐの一端はガス源Ｇに連接し、もう一端はバーナー１１ａ、１１ｂに連接し、これにより、ガスコントローラー３０は、信号プロセッサ２２が出力する制御信号にしたがって、ガス流を調整する。一実施態様において、ガスコントローラー３０は、アナログ式ガスコントローラーあるいは多段式ガスコントローラーである。たとえば、アナログ式ガスコントローラーは、Ｃｌｉｐｐａｒｄ社のＥＴ−Ｐ−０５−４０２５のガスコントローラーで、駆動電流の大きさによって、ガス流を決定する。電流がゼロであるとき、このガスコントローラーは、ガス遮断器となる。図３を参照すると、たとえば、多段式ガスコントローラーは三段式ガスコントローラーで、二個の並列の制御弁３０ａ、３０ｂおよび二組のＹ字型ガススプリッターから構成され、制御弁３０ａの流量は、制御弁３０ｂの半分である。たとえば、制御弁３０ａの流量は１／２単位、制御弁３０ｂの流量は１／４単位である。この構造によると、制御弁３０ａ、３０ｂの開閉により、三段式ガスコントローラーは、全閉、１／４、１／２および３／４単位の三種のガス流、すなわち、それぞれ、全閉および小、中、大三種に対応する火を生成することができる。制御弁３０ａ、３０ｂを調整する制御信号は、温度センサー２０から生成されることが理解される。

上述の構造によると、信号プロセッサ２２は、熱電対列センサー２１が出力する感知信号と所定温度値を比較するとともに、感知信号が所定温度値を超過した時、直ちに、適当な制御信号を生成して、ガス流を調整し、火の大きさを調整することができる。たとえば、鍋の空焚き時、火を消して、危険の発生を防止する。あるいは、鍋内の材料が沸騰時、火を小さくして、ガスを節約するかあるいはスープが溢れるのを防止する。

図２を参照すると、熱電対列センサー２１は、熱電対列感知素子２１ａおよびサーミスタ２１ｂを有する。サーミスタ２１ｂは、熱電対列感知素子２１ａを補償して、精確な感知結果を獲得する。一実施態様において、温度センサー２０は、更に、熱電対列感知素子２１ａの受信端に設置するレンズ２３を有する。レンズ２３は、高焦点距離特性（たとえば、５ミリより大きい）を有して、熱電対列センサー２１が鍋から放射される赤外線を受信する感知視角θを制限し、これにより、熱電対列センサー２１が内環バーナー１１ａの火を感知するのを防止する。つまり、熱電対列センサー２１の設置位置は、バーナーに接近することができ、よって、本案のガスコンロは、複数のバーナー、たとえば、内環バーナー１１ａおよび外環バーナー１１ｂを設置して、大きい火力を提供することができる。一実施態様において、感知視角は２０度より小さい。たとえば、焦点距離特性は、５．８ミリのレンズ２３が提供できる視角が約７度で、熱電対列感知素子２１ａが、鍋底部だけを感知し、火を感知しないようにする。レンズ２３の材料は、赤外線を透過するものでなければならず、たとえば、レンズ２３の材料は、シリコンあるいはゲルマニウムで、その透過可能な赤外線波長は、約１−１２μｍである。一実施態様において、レンズ２３はシリコン質のフレネルレンズである。内環バーナー１１ａの炉口１１１の向きが、火の方向を外側に偏転させて、熱電対列センサー２１が内環バーナー１１ａの火を感知するのを防止することができることが理解される。

一実施態様において、温度センサー２０は、ウィンドウを有する遮熱カバー２４を有する。熱電対列センサー２１および信号プロセッサ２２は、遮熱カバー２４内に設置され、且つ、熱電対列センサー２１は、遮熱カバー２４のウィンドウにより、鍋が放射する赤外線を感知する。一実施態様において、遮熱カバー２４は、低温焼結のセラミック材料から形成される。好ましくは、遮熱カバー２４の内壁は、複数の突出点２４１を有し、且つ、複数の突出点２４１と熱電対列センサー２１は接触して、熱電対列センサー２１を固定する。遮熱カバー２４内壁の突出点２４１により、熱電対列センサー２１を固定して、熱電対列センサー２１と遮熱カバー２４内壁の接触面積を減少させて、遮熱カバー２４外側の熱エネルギーの熱電対列センサー２１への伝導を減少させることが理解される。このほか、熱電対列センサー２１と遮熱カバー２４内壁間の空気は、さらに、遮熱効果を有する。

一実施態様において、温度センサー２０は、遮熱カバー２４のウィンドウに設置される保護カバー２５を有する。保護カバー２５は、赤外線を透過できなければならないことが理解される。保護カバー２５は、レンズ２３や熱電対列感知素子２１ａを汚して、感知の精度に影響するのを防止する。汚れた保護カバー２５は、随時拭き取る必要があるので、保護カバー２５は、好ましい耐摩耗性を必要とする。たとえば、保護カバー２５の材料はサファイヤである。

一実施態様において、信号プロセッサ２２は、直流増幅器２２１、バイアス抵抗２２２、信号マルチプレクサ２２３、アナログデジタルコンバータ２２４およびマイクロコントローラー２２５を有する。バイアス抵抗２２２は、サーミスタ２１ｂの抵抗値を測定して、熱電対列感知素子２１ａの環境温度を推算して、鍋の実際の温度を計算する。直流増幅器２２１は、熱電対列感知素子２１ａが出力する感知信号を増幅する。信号マルチプレクサ２２３は、サーミスタ２１ｂからの信号あるいは直流増幅器２２１が増幅する感知信号を切り換えるとともに、アナログデジタルコンバータ２２４にフィードして、デジタル信号に転換後、マイクロコントローラー２２５により計算および判断する。たとえば、鍋の温度が所定温度値を超過する時、マイクロコントローラー２２５は、制御信号をガスコントローラー３０に出力して、ガス流を調整し、火の大きさを調整する。一実施態様において、マイクロコントローラー２２５の出力ポートは、デジタル式、たとえば、Ｉ２Ｃ、ＵＡＲＴ、アナログ電圧式あるいはロジックＩＯ出力である。

デジタル入出力ポートは、双方向であり、即ち、マイクロコントローラー２２５は、温度情報あるいは制御信号を、外部電子裝置に出力することができ、また、外部電子裝置の遠隔入力される制御信号や設定パラメータを受信して、ガスコンロのパラメータを調整することができることが理解される。たとえば、使用者は、遠隔から火を消す、あるいは、例えば、調理温度や空焼きの臨界温度等の温度条件、あるいは、鍋の種類や放射係数を設定して、マイクロコントローラー２２５が、鍋の放射係数を調整することにより、温度情報を計算する。

たとえば、図４を参照すると、一実施態様において、温度センサー２０は、信号プロセッサ２２と電気的に接続する無線通信ユニット２６を有する。無線通信ユニット２６は、感知する温度情報を、外部電子裝置、たとえば、クラウドのサーバ４００あるいは遠隔の携帯インターネット機器３０１、３０２に無線送信する。たとえば、温度センサー２０が、鍋１００の温度異常を検出する時、信号プロセッサ２２は、制御信号をガスコントローラー３０に出力して、火を小さくしたり、消したりする。同時に、信号プロセッサ２２は、無線通信ユニット２６およびゲートウェイ（ｇａｔｅｗａｙ）２００により、携帯インターネット機器３０１と連接、あるいは、インターネット（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ）５００により、クラウドのサーバ４００や遠隔の携帯インターネット機器３０２と接続し、これにより、温度情報および警告信号を、携帯インターネット機器３０１あるいはクラウドのサーバ４００および遠隔の携帯インターネット機器３０２に送信して、使用者が即時に処理できるように通知する。前述のように、使用者は、携帯インターネット機器３０１、３０２により、温度条件や鍋の種類／放射係数を設定することができる。

図１および図４に示される実施態様中、温度センサー２０は、コンロ本体１０に内蔵されているが、この限りではない。一実施態様において、図５を参照すると、温度センサー２０は、コンロ本体１０と分離して設置される。たとえば、温度センサー２０は、ガスコンロ上方の換気扇に整合し、ガスコンロ上方から、鍋１００の温度を感知することができる。このほか、温度センサー２０は、その他の適当な位置に設置することもでき、鍋１００の側壁に向って、温度を感知する。図５に示される実施態様中、温度センサー２０は、保護カバー２５を省略することができることが理解される。図５に示されるように、本発明のガスコンロは、ガスコントローラー３０と電気的に接続する第一無線通信ユニット３１を有し、温度センサー２０は、信号プロセッサ２２と電気的に接続する第二無線通信ユニット２６を有する。これにより、信号プロセッサ２２は、制御信号を、ガスコントローラー３０に無線送信することができる。信号プロセッサ２２は、さらに、温度情報を、外部電子裝置、たとえば、携帯インターネット機器３０１、３０２あるいはクラウドのサーバ４００に無線送信することができる。使用者は、携帯インターネット機器３０１、３０２により、温度の設定条件を温度センサー２０に送信するか、あるいは、制御信号を、ガスコントローラー３０に送信して、直接、火の大きさを調整する。一実施態様において、ガスコントローラー３０は、コンロ本体１０と分離して設置してもよい。これにより、本発明の実施態様中の温度センサー２０およびガスコントローラー３０を、従来のガスコンロ上に装着すれば、従来のガスコンロが、火の自動調整機能、温度情報を外部電子裝置に送信する、あるいは、外部電子裝置の遠隔制御を受信する等の功能を有する。

総合すると、本発明の温度センサーおよびガスコンロは、非接触式の熱電対列センサーを利用することにより、鍋の温度を感知し、接触不良により感知精度が悪くなるのを防止し、且つ、鍋の空焚きを防止する。好ましくは、レンズにより、温度センサーが、狭い視角内の鍋の温度を感知するのを制限することができるので、温度センサーの設置の自由度が増大し、且つ、火による干渉を受けにくく、精確な量測結果を得ることができる。このほか、無線通信ユニットにより、本発明のガスコンロは、即時に、鍋の温度を、遠隔の携帯インターネット機器やサーバに送信することができ、これにより、使用者は、直ちに、適切な反応、たとえば、火を止めたり、調整したり、レシピの次に工程を行う等を採取することができる。

１００ 鍋
１０ コンロ本体
１１１ 炉口
１１ａ 内環バーナー
１１ｂ 外環バーナー
２００ ゲートウェイ
２０ 温度センサー
２１ 熱電対列センサー
２１ａ 熱電対列感知素子
２１ｂ サーミスタ
２２ 信号プロセッサ
２２１ 直流増幅器２２１
２２２ バイアス抵抗
２２３ 信号マルチプレクサ
２２４ アナログ至デジタルコンバータ
２２５ マイクロコントローラー
２３ レンズ
２４ 遮熱カバー
２４１ 突出点
２５ 保護カバー
２６ 無線通信ユニット、第二無線通信ユニット
３０１、３０２ 携帯インターネット機器
３０ ガスコントローラー
３０ａ、３０ｂ 制御弁
３１ 第一無線通信ユニット
４００ サーバ
５００ インターネット
６０ ガスコンロ
６１ 感熱ヘッド
６２ 外側バーナー
Ｇ ガス源
Ｇｐ ガス管路
θ 感知視角

Claims (19)

1. 温度感知機能を有するガスコンロであって、
   鍋を加熱するバーナーを有するコンロ本体と、
   前記鍋から放射される赤外線を感知するとともに、感知信号を出力する熱電対列センサー、および、
   前記熱電対列センサーと電気的に接続して、前記感知信号を処理するとともに、制御信号を出力する信号プロセッサ、を有する温度センサー、および、
   前記信号プロセッサと電気的に接続するとともに、前記制御信号にしたがって、前記バーナーに供給されるガス流を調整するガスコントローラー、
   を有することを特徴とする温度感知機能を有するガスコンロ。
2. 前記温度センサーは、前記熱電対列センサーの受信端に設置されて、前記熱電対列センサーが前記赤外線を受信する感知視角を制限するレンズを有することを特徴とする請求項１に記載の温度感知機能を有するガスコンロ。
3. 前記感知視角は、２０度より小さいことを特徴とする請求項２に記載の温度感知機能を有するガスコンロ。
4. 前記レンズの材料は、シリコンあるいはゲルマニウムであることを特徴とする請求項２又は３に記載の温度感知機能を有するガスコンロ。
5. 前記レンズは、シリコン質のフレネルレンズであることを特徴とする請求項２から４何れかの一項に記載の温度感知機能を有するガスコンロ。
6. 前記温度センサーは、ウィンドウを有する遮熱カバーを有し、前記熱電対列センサーおよび前記信号プロセッサは、前記遮熱カバー内に設置され、且つ、前記熱電対列センサーは、前記ウィンドウにより、前記赤外線を感知することを特徴とする請求項１から５何れかの一項に記載の温度感知機能を有するガスコンロ。
7. 前記遮熱カバーの内壁は、複数の突出点を有し、且つ、前記複数の突出点と前記熱電対列センサーは接触して、前記熱電対列センサーを固定することを特徴とする請求項６に記載の温度感知機能を有するガスコンロ。
8. 前記温度センサーは、前記遮熱カバーの前記ウィンドウに設置される保護カバーを有することを特徴とする請求項６又は７に記載の温度感知機能を有するガスコンロ。
9. 前記保護カバーの材料は、サファイヤであることを特徴とする請求項８に記載の温度感知機能を有するガスコンロ。
10. 前記熱電対列センサーは、熱電対列感知素子およびサーミスタを有することを特徴とする請求項１から９何れかの一項に記載の温度感知機能を有するガスコンロ。
11. 前記温度センサーは、前記バーナーの横あるいは前記バーナーの中間に設置されるとともに、前記鍋の底部を向くことを特徴とする請求項１から１０何れかの一項に記載の温度感知機能を有するガスコンロ。
12. 前記バーナーは、同心で設置される内環バーナーおよび外環バーナーを有し、且つ、前記温度センサーは、前記内環バーナーの中央に設置されるとともに、前記鍋の底部を向くことを特徴とする請求項１から１０何れかの一項に記載の温度感知機能を有するガスコンロ。
13. 前記内環バーナーの火の方向は外側に偏転することを特徴とする請求項１２に記載の温度感知機能を有するガスコンロ。
14. 前記ガスコントローラーは、アナログ式ガスコントローラーあるいは多段式ガスコントローラーであることを特徴とする請求項１から１３何れかの一項に記載の温度感知機能を有するガスコンロ。
15. 前記温度センサーは、前記信号プロセッサは電気的に接続する無線通信ユニットを有して、前記鍋の温度情報を、外部電子裝置に送信するあるいは前記制御信号を、前記ガスコントローラーに送信することを特徴とする請求項１から１４何れかの一項に記載の温度感知機能を有するガスコンロ。
16. 前記無線通信ユニットは、前記外部電子裝置の設定パラメータを受信して、前記ガスコンロのパラメータを調整し、前記設定パラメータは、温度条件、鍋の種類および放射係数の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１５に記載の温度感知機能を有するガスコンロ。
17. 更に、
    前記ガスコントローラーと電気的に接続する第一無線通信ユニットを有し、前記温度センサーは、前記信号プロセッサと電気的に接続する第二無線通信ユニットを有して、前記制御信号を、前記ガスコントローラーに無線送信し、且つ、前記温度センサーと前記コンロ本体は分離して設置されるとともに、前記鍋の頂部あるいは側壁を向くことを特徴とする請求項１から１６何れかの一項に記載の温度感知機能を有するガスコンロ。
18. 前記温度センサーの前記信号プロセッサは、更に、前記鍋の温度情報を出力するとともに、前記第二無線通信ユニットにより、外部電子裝置に無線送信することを特徴とする請求項１７に記載の温度感知機能を有するガスコンロ。
19. 前記第一無線通信ユニットは、更に、外部電子裝置と無線通信接続を構築して、前記外部電子裝置から入力される前記制御信号を受信することを特徴とする請求項１７又は１８に記載の温度感知機能を有するガスコンロ。