JP4530894B2 - コンロ - Google Patents
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Description
このように火炎を検知することができる従来のコンロとしては、バーナが形成する火炎に晒される形態で設置された熱電対を設置し、その熱電対の起電力に基づいて火炎を検知するように構成されたコンロが知られている(例えば、特許文献1を参照。)。
前記火炎検知手段が、前記赤外線強度測定手段により測定される赤外線強度に基づいて前記火炎を検知するように構成されるとともに、
前記赤外線強度測定手段が、前記被加熱物から放射された赤外線の波長範囲内にある互いに異なる複数の温度導出用波長域夫々についての赤外線強度を測定するように構成され、
前記赤外線強度測定手段により測定される前記複数の温度導出用波長域夫々についての赤外線強度の関係に基づいて、前記被加熱物の温度を求める温度導出手段を備えた点にある。
そして、このような赤外線強度測定手段は、火炎に対して非接触に設置することができるので、過剰昇温や汚物の付着による動作不良を防止し、更に、上記赤外線強度測定手段を、火炎が形成される部分に突出させることなく、天板の下方側等に設置して、清掃性や美観を優れたものとすることができる。
また、上記赤外線強度測定手段で測定される赤外線強度は、火炎の有無に対して迅速に追従して変化することから、点火不良や立ち消え等が発生して火炎が正しく形成されない場合において、上記火炎検知手段によりそれを迅速に検知することができ、バーナへのガスの供給を遮断するなどのバーナの作動制御を行うことができる。
したがって、本発明により、清掃性や美観を優れたものとしながら、天板の上方に載置された被加熱物を加熱するバーナにより正しく火炎が形成されているか否かを正確且つ迅速に検知することができるコンロを実現することができる。
また、上記温度導出用波長域は、火炎からの放射が無い又は放射強度が弱い波長域に設定することで、上記温度導出手段により火炎の影響を抑制した形態で高精度に被加熱物の温度を求めることができる。
前記火炎検知手段が、前記火炎影響波長域についての赤外線強度に基づいて、前記火炎を検知するように構成されている点にある。
前記火炎検知手段が、前記火炎検知用波長域についての赤外線強度に基づいて、前記火炎を検知するように構成されている点にある。
即ち、上記赤外線強度測定手段において、上記切換部により、上記測定部に入射する赤外線の波長域を各温度導出用波長域に逐次切り換えて、単一の上記測定部により、互いに異なる複数の温度導出用波長域夫々についての赤外線強度を各別に測定することができる。更には、上記第3特徴構成の如く、上記温度導出用波長域とは別の火炎検知用波長域についての赤外線強度を測定する場合には、上記切換部により、上記測定部に入射する赤外線の波長域を上記温度導出用波長域と火炎検知用波長域とに逐次切り換えて、単一の上記測定部により、温度導出用波長域についての赤外線強度と火炎検知用波長域についての赤外線強度とを各別に測定することができる。
本発明に係るコンロの第1実施形態について、図面に基づいて説明する。
図1に示すように、第1実施形態のコンロは、円形の加熱口1aを有する平板状の天板1、加熱口1aの上方に離間させて鍋等の被加熱物Nを載置可能な載置部としての五徳2、その五徳2上に載置される被加熱物Nを加熱するバーナ30、五徳2の下方側箇所に設置されて、バーナ30により形成される火炎Fが放射する赤外線及び被加熱物Nの底部から放射される赤外線が入射され該赤外線の赤外線強度を測定する赤外線強度測定装置40(赤外線強度測定手段の一例)、バーナの作動を制御する制御装置20等を備えて構成されている。
また、この制御装置20は、詳細については後述するが、赤外線強度測定装置40の測定結果に基づいて火炎を検知する火炎検知部21(火炎検知手段の一例)、同測定結果に基づいて被加熱物Nの温度を求める温度導出部22(温度導出手段の一例)、火炎検知部21の火炎検知結果や温度導出部22の導出温度に基づいて、バーナ30の作動を制御する作動制御部23として構成される。
先ず、前記バーナ30について説明を加えると、前記バーナ30は、ブンゼン燃焼式の内炎式に構成してある。
つまり、その内炎式のバーナ30は、燃料供給路5を通じて供給される燃料ガスGを噴出するガスノズル31、そのガスノズル31から燃料ガスGが噴出されると共に、その燃料ガスGの噴出に伴う吸引作用により一次燃焼用空気Aが供給される混合管32、及び、内周部に混合気を噴出する複数の炎口33を備えて、前記混合管32から混合気が供給される環状の内炎用ケーシング部材34等を備えて構成してある。
そして、前記バーナ30を、前記加熱口1aの下方に位置させて設けてある。
また、バーナ30の内炎用ケーシング部材34内の下方には、加熱口1aを介して落下した煮零れ等を受けるための汁受け皿8を設けてある。
そして、前記内炎用ケーシング部材34の底面と前記複数の切り欠き8aとにより、複数の前記二次空気取入口14を、バーナ30の内炎用ケーシング部材34の下方に入り込んだ箇所に、周方向に沿って間隔を開けて形成してある。
赤外線強度測定装置40は、複数の二次空気取入口14のうちの一つの二次空気取入口14からの二次燃焼用空気の通流域に、バーナ30の内炎用ケーシング部材34の下方に入り込ませた状態で且つカバー部材46を被加熱物Nの底部に対して斜め上向きに臨ませた状態で設けてある。
そして、この赤外線強度測定装置40は、被加熱物Nから放射される赤外線の波長範囲内にある互いに異なる2つの温度導出用波長域夫々についての赤外線強度を測定するように構成してある。
又、前記温度導出部22を、前記赤外線強度測定装置40にて検出される前記2つの温度導出用波長域夫々についての赤外線強度の比(前記複数の温度導出用波長域夫々についての赤外線強度の関係に相当し、以下、赤外線強度比と記載する場合がある)に基づいて、被加熱物Nの温度を求めるように構成してある。
図2に示すように、赤外線強度測定装置40は、通過させる赤外線の波長域が互いに異なる2個のバンドパスフィルタ41a,41bと、それら2個のバンドパスフィルタ41a,41bを通過した赤外線の赤外線強度を各別に測定する2個の赤外線素子42a,42bとを備えて構成して、被加熱物Nから放射される赤外線における互いに異なる2つの温度導出用波長域夫々についての赤外線強度を測定するように構成してある。ちなみに、前記バンドパスフィルタ41a,41bは、所定の温度導出用波長域の赤外線のみを選択的に透過させるように構成されている。
又、パッケージング43内には、前記2個の赤外線素子42a,42bを駆動させる駆動部45を設けてある。
更に、前記2個のバンドパスフィルタ41a,41bの表面の全面を覆うように、赤外線を透過可能なカバー部材46を設けて、そのカバー部材46にて、前記2個のバンドパスフィルタ41a,41bを保護するように構成してある。
図3に、実際のバーナ30にて形成される火炎から放射される赤外線の放射強度スペクトル分布を示す。図3に示すように、赤外線の波長範囲のうち、1.5μm以上且つ1.8μm以下の範囲、2.0μm以上且つ2.4μm以下の範囲、3.1μm以上且つ4.2μm以下の範囲、及び、8.0μm以上且つ12.0μm以下の範囲では、火炎からの放射が無い又は放射強度が弱い。
従って、前記2つの温度導出用波長域を、1.5μm以上且つ1.8μm以下の範囲内、2.0μm以上且つ2.4μm以下の範囲内、3.1μm以上且つ4.2μm以下の範囲内、及び8.0μm以上且つ12.0μm以下の範囲内に設定することにより、前記2つの温度導出用波長域を、赤外線の波長範囲内において前記バーナ30の火炎からの放射が無い又は放射強度が弱い範囲内に設定することができる。
そして、例えば、前記2つの温度導出用波長域を、3.1μm以上且つ4.2μm以下の範囲内において、3.1μmの波長域と、3.9μmの波長域とに設定してある。
PbS(硫化鉛)又はPbSe(セレン化鉛)を赤外線セルとして用いて構成した赤外線素子42a,42bは、1.5μmから5.0μmの範囲内の赤外線を常温(300K)の動作温度にて検出可能であり、しかも、3.1μm以上且つ4.2μm以下の範囲内の赤外線に対する感度が比較的高くて検出出力が大きい。
従って、上述のように、前記2つの温度導出用波長域を3.1μm以上且つ4.2μm以下の範囲内に設定する場合、赤外線素子42a,42bを、PbS(硫化鉛)又はPbSe(セレン化鉛)を赤外線セルとして用いて構成するのが好ましい。
図4に、予め実験により求めた前記赤外線強度測定装置40における前記2つの温度導出用波長域λ1,λ2夫々についての出力値(赤外線強度に対応する)と被加熱物の温度との関係を示す。ちなみに、この図4に示す関係は、放射率が0.92の被加熱物を用いて得たものである。
又、図5に、被加熱物の温度と、赤外線強度測定装置40における温度導出用波長域λ2に対応する出力値と温度導出用波長域λ1に対応する出力値との比である出力比(前記赤外線強度比に対応する)との関係(以下、温度対赤外線強度比の関係と記載する場合がある)を示す。
即ち、放射率εの異なる複数の被加熱物夫々について、被加熱物の温度を複数の温度に異ならせて、複数の温度夫々について前記出力比を得る。そして、そのように放射率εの異なる複数の被加熱物について得たデータに基づいて、温度と出力比との関係の近似式を求めて、その求めた近似式を温度対赤外線強度比の関係としてある。
従って、放射率εが種々に異なる被加熱物N夫々の温度対赤外線強度比の関係を、共通の1つの温度対赤外線強度比の関係とすることができるのである。
従って、被加熱物Nの温度をその被加熱物Nの放射率に依存することなく正確に求めることができる。
前記作動制御部23は、前記自動温度制御では、前記温度導出部22にて求められた被加熱物Nの温度が温度設定部(図示省略)等により設定された目標温度になるように、前記燃料供給量調節弁7の開度を調節することにより、前記バーナ30の火力を調節する。
前記作動制御部23は、前記緊急消火制御では、前記温度導出部22にて求められた被加熱物Nの温度が過昇温防止用のハイカット温度に達すると、前記燃料供給断続弁6を閉弁することにより、前記バーナ30を消火する。
火炎検知部21は、赤外線強度測定装置40により測定される赤外線強度に基づいて火炎Fを検知するように構成されている。
即ち、赤外線強度測定装置40によりある一定以上の赤外線強度を測定したことを火炎Fが存在するとして検知するように構成されている。
即ち、赤外線強度測定装置40は、被加熱物Nから放射された赤外線の波長範囲内において、火炎Fからの放射強度が弱い波長域、言い換えれば火炎Fからの放射により若干影響される波長域を、上記火炎影響波長域に設定し、その火炎影響波長域についての赤外線強度を測定する。
具体的には、例えば図3に示す火炎Fから放射される赤外線の放射強度スペクトル分布を参照して、上記火炎影響波長域は、火炎Fの影響が僅かにある例えば3.1μm以上且つ3.3μm以下の範囲内や4.0μm以上且つ4.2μm以下の範囲内等に設定することができ、本実施形態では、上記火炎影響波長域を3.1μmに設定している。
以下、本発明に係るコンロの第2実施形態について、図面に基づいて説明する。
第2実施形態のコンロは、上記第1実施形態のコンロと同様の構成については説明を割愛するが、赤外線強度測定装置40及び火炎検知部22の構成が、上記第1実施形態とは異なる。
具体的には、図6に示すように、赤外線強度測定装置40は、上記第1実施形態と同様に、2つの温度導出用波長域夫々の赤外線を通過させる2個のバンドパスフィルタ41a,41bと、その2個のバンドパスフィルタ41a,41bを通過した赤外線の赤外線強度を各別に測定する2個の赤外線素子42a,42bを備え、それに加えて、上記火炎検知用波長域の赤外線を通過させるバンドパスフィルタ41cと、そのバンドパスフィルタ41cを通過した赤外線の強度を測定する赤外線素子42cを備える。
そして、作動制御手段23は、バーナ30の点火時から一定時間経過するまでに、又は、バーナ30の作動中に、上記火炎検知部21により火炎Fが検知できなかった場合には、点火不良や立ち消えが発生したとして、燃料供給断続弁6を閉弁することにより、前記バーナ30を消火することができる。
また、上記バンドパスフィルタ41cを省略したり、このバンドパスフィルタ41cを全ての波長域の赤外線を通過させるものに変更するなどしても構わない。
以下、本発明に係るコンロの第3実施形態について、図面に基づいて説明する。
第3実施形態のコンロは、上記第2実施形態のコンロと同様の構成については説明を割愛するが、赤外線強度測定装置40の構成が、上記第2実施形態とは異なる。
そして、切換部47が、このフィルタ配置板41を左右に摺動自在なアクチュエータで構成されており、このフィルタ配置板41を左右に変位させて、開口部44と赤外線素子42との間に夫々のバンドパスフィルタ41a,41b,41cを逐次位置させることで、赤外線素子42に入射される赤外線の波長域を切り換えることができる。
以下、本発明に係るコンロの第4実施形態について、図面に基づいて説明する。
第4実施形態のコンロは、上記第3実施形態のコンロと同様に、赤外線強度測定装置40が、赤外線強度を測定する単一の測定部としての単一の赤外線素子42と、その赤外線素子42に入射する赤外線の波長域を切り換える切換部47とで構成されている。
具体的には、図8(a)及び(b)に示すように、上記フィルタ配置板41を円盤型に形成して、3個のバンドパスフィルタ41a,41b,41cをそのフィルタ配置板41の周方向に配置し、切換部47を、このフィルタ配置板41を回転自在なアクチュエータで構成することで、赤外線素子42に入射される赤外線の波長域を切り換えるように構成されている。
次に別実施形態を説明する。
(1) 上記の各実施形態において、バーナ30をブンゼン燃焼式の内炎式に構成したが、別に、図9に示すように、バーナ30を、ブンゼン燃焼式の外炎式に構成しても構わない。
つまり、バーナ30は、上記実施形態と同様のガスノズル31及び混合管32と、円周状の外周部に混合気を噴出する複数の炎口35を備えて、前記混合管32から混合気が供給される外炎用ケーシング部材36を天板1の上方に突出する形態で備えて構成してある。
尚、上記窓部50は、赤外線を透過する部材で封鎖されていても開口部であっても構わない。
例えば、予め、放射率の異なる複数の被加熱物Nを用いて、被加熱物Nの温度を複数の温度に異ならせて、複数の温度夫々について、前記複数の波長域夫々についての赤外線強度を得て、そのように得た前記複数の波長域夫々についての赤外線強度を、前記複数の温度夫々に対応させた状態でマップデータにして記憶させておく。
そして、前記マップデータから、前記赤外線強度測定装置40にて検出される前記複数の波長域夫々についての赤外線強度の関係に一致する又は類似する赤外線強度の関係を求めると共に、その求めた赤外線強度の関係に対応する温度を求め、その求めた温度を被加熱物の温度とするように構成する。
尚、これら被加熱物Nの温度導出のための構成を省略しても構わない。
22:温度導出部(温度導出手段)
30:バーナ
40:赤外線強度測定装置(赤外線強度測定手段)
42,42a,42b,42c:赤外線素子(測定部)
47:切換部
Claims (4)
- 被加熱物を加熱するバーナと、前記バーナにより形成される火炎を検知する火炎検知手段とを備えたコンロであって、
前記バーナが形成する火炎から放射された赤外線の赤外線強度を測定する赤外線強度測定手段を備え、
前記火炎検知手段が、前記赤外線強度測定手段により測定される赤外線強度に基づいて前記火炎を検知するように構成されるとともに、
前記赤外線強度測定手段が、前記被加熱物から放射された赤外線の波長範囲内にある互いに異なる複数の温度導出用波長域夫々についての赤外線強度を測定するように構成され、
前記赤外線強度測定手段により測定される前記複数の温度導出用波長域夫々についての赤外線強度の関係に基づいて、前記被加熱物の温度を求める温度導出手段を備えたコンロ。 - 前記赤外線強度測定手段が、少なくとも1つの前記温度導出用波長域についての赤外線強度として、前記火炎からの放射強度が弱い火炎影響波長域についての赤外線強度を測定し、
前記火炎検知手段が、前記火炎影響波長域についての赤外線強度に基づいて、前記火炎を検知するように構成されている請求項1に記載のコンロ。 - 前記赤外線強度測定手段が、前記複数の温度導出用波長域夫々についての赤外線強度とは別に、前記火炎から放射された赤外線の波長範囲内にある火炎検知用波長域についての赤外線強度を測定し、
前記火炎検知手段が、前記火炎検知用波長域についての赤外線強度に基づいて、前記火炎を検知するように構成されている請求項1に記載のコンロ。 - 前記赤外線強度測定手段が、赤外線強度を測定する単一の測定部と、前記測定部に入射する赤外線の波長域を切り換える切換部とで構成されている請求項1〜3の何れか一項に記載のコンロ。
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