JP4595599B2

JP4595599B2 - ガスコンロ

Info

Publication number: JP4595599B2
Application number: JP2005072306A
Authority: JP
Inventors: 公一光藤; 晃裕三浦
Original assignee: パロマ工業株式会社
Priority date: 2005-03-15
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2025-03-15
Also published as: JP2006258304A

Description

本発明は、テーブルコンロ、ビルトインコンロ等の調理用ガスコンロに関する。

最近では、省エネの関心が高まり、調理用コンロにおいても熱効率を向上させることが望まれている。調理用コンロの熱効率を向上させる方法の１つとして、コンロバーナと調理容器との距離を縮めることにより、火炎と鍋底との接触面積を大きくして伝熱面積を大きくする方法が知られている（特許文献１）。ところが、コンロバーナと鍋底との距離を縮めていくと、燃焼空間が狭くなって燃焼用空気が取り込みにくくなり、不完全燃焼を起こしてしまう。
そこで、本願発明者らは、送風ファンにより燃焼用空気を強制的に供給することにより狭い燃焼空間で完全燃焼させることを考えた。この場合、燃焼用一次空気を強制的に供給して全一次燃焼する全一次空気式バーナを用いると、火炎が短くなりバーナと鍋底とをかなり近づけることができ高い熱効率が得られる。

特開２００３−１６１４４９号公報

しかしながら、全一次空気式バーナを用いた場合には、ターンダウン比（ＴＤＲ：最大燃焼能力に対して最小燃焼能力が何分の一まで絞れるかを表わす比で、分母の値が大きいほどＴＤＲは大という）を大きくとることができない。一般に、全一次空気式バーナでは、弱火の発熱量を強火の発熱量に対して６０％程度までしか絞ることができない。このため、種々の調理に適した火力が得られず、使い勝手が悪い。
そこで、全一次空気式バーナを複数に分割して、燃焼させるバーナ数を切り替えるようにすれば、火力調整範囲をある程度大きくできるものの、弱火から強火までの広範囲で任意の火力が得られるようにしようとすると、バーナの分割数がかなり増えてしまう。

そこで、本発明は、全一次空気式バーナを用いても火力調整範囲が広く使い勝手の良い高効率ガスコンロの提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
強制的に燃焼用一次空気を供給する送風ファンと、
複数の燃焼エリアを備えた全一次空気式バーナと、
上記全一次空気式バーナの各燃焼エリアに夫々連通される複数のガス供給路を備え、これらガス供給路を通じて上記各燃焼エリアに燃焼用一次空気と燃焼ガスとの混合ガスを互いに独立して供給するとともに、
上記複数の燃焼エリアのうちの特定の燃焼エリアのみを燃焼させる単独燃焼モードと、上記特定の燃焼エリアと該特定の燃焼エリア以外の一または複数の燃焼エリアを同時に燃焼させる同時燃焼モードとに切り替え可能で、かつ、上記各燃焼モードにおけるガス供給量を調整するガス量制御手段とを備えたガスコンロであって、
上記送風ファンの燃焼用一次空気の供給量に応じて上記ガス供給路への燃料ガスの供給量を自動調節して、上記各燃焼エリアに供給される混合ガスの一次空気比を、各燃焼エリア毎に一定に維持する均圧弁を設け、
上記単独燃焼モード時に上記特定の燃焼エリアに供給される混合ガスの一次空気比（供給される一次空気量の理論空気量に対する比）を、同時燃焼モード時に燃焼する他の燃焼エリアに供給される混合ガスの空気比よりも小さくしたことを要旨とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
上記特定の燃焼エリアには理論空気量より少ない一次空気を供給する一方、上記他の燃焼エリアには理論空気量より多い一次空気を供給し、上記特定の燃焼エリアにおいては上記他の燃焼エリアから噴出する空気を二次空気として取入れてブンゼン燃焼させることを要旨とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、
上記複数の燃焼エリアをバーナ本体の外周面に上下方向に区分して配置し、上記単独燃焼モード時に燃焼する特定の燃焼エリアを最下段に配置したことを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、炒め料理のような強火力が必要な時には複数の燃焼エリアを同時に燃焼させ、煮込み料理のような弱火力が必要なときは特定の燃焼エリアのみを燃焼させる。全一次空気式バーナではターンダウン比が小さく火力を絞ることが難しいが、燃焼エリアの切り替えと合わせて、弱火力時に燃焼する特定の燃焼エリアの一次空気比を他の燃焼エリアより小さく設定しているため、特定の燃焼エリアの火力を大きく絞ることができる。つまり、一次空気比が高いほどターンダウン比が小さくなるが、弱火力時に燃焼する燃焼エリアの一次空気比を小さくしておくことで、その燃焼エリアでのターンダウン比を大きくして最小火力を低くすることができる。
従って、バーナ全体としては、燃焼エリアの区分数を多くすることなく広い火力調整範囲を得ることができる。
この結果、バーナと調理容器底面との間を縮めて狭い燃焼空間での燃焼が可能となり高い熱効率が得られるとともに、広い火力調整範囲により使い勝手も向上する。
また、均圧弁を用いてファン風量にあわせてガス供給量を調整しているため、比例制御弁等によりガス供給量を制御しなくても、簡単に空気比λを常に一定に制御でき低コスト化を図ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、特定の燃焼エリアの一次空気比を１．０未満にして、燃焼用空気の不足分を他の燃焼エリアから噴出する空気を二次空気として取り入れてターンダウン比の大きなブンゼン燃焼するため、単独燃焼モードとなる弱火調理時にはガス供給量を大きく絞り込むことができ、広い火力調整範囲の設定が容易である。

請求項３に記載の発明によれば、複数の燃焼エリアをバーナ本体の外周面に上下方向に区分して配置し、弱火調理時に燃焼する燃焼エリアを最下段に配置したため、最下段の火炎の保炎性がよい。つまり、弱火調理時に燃焼する燃焼エリアを最上段に配置すると、下段の燃焼エリアから噴出する空気によりあおられて吹き消えやすくガス供給量を余り絞りこむことができないが、最下段に配置することで保炎性が良くなり絞り性能が向上する。
また、最下段に配置することで弱火調理時の火炎が調理容器底面から離れるため、調理容器への加熱効率が落ちて実質的なとろ火が得られ、火力調整範囲が弱火側に広くなり、使い勝手が向上する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、ガスコンロの一例であるテーブルコンロ１の概略構成図である。
トッププレート２に形成された開口３には、中央にコンロバーナ１０が配置され、その回りにリング状の汁受皿４および五徳５が配置される。五徳５および汁受皿４は、断熱材で形成された載置台６の上に載置される。
この載置台６は、内側下段と外側上段とにリング状の載置面６ａ，６ｂを備え、内側下段載置面６ａに汁受皿４が、外側上段載置面６ｂに五徳５が載置される。載置台６は、コンロバーナ１０の周囲を略密閉して取り囲んで調理容器底面との間の燃焼空間に外気が流入しないようにする機能も有する。
五徳５は、載置台６に載置される五徳リング５ａと、五徳リング５ａ上面に立設され調理容器底面を支える五徳爪５ｂとからなる。

コンロバーナ１０は、燃焼に必要な空気の殆どを一次空気として吸入する全一次空気式バーナで、混合気室を形成した筒状のバーナ本体１１と、バーナ本体１１に上から装着され外周面に複数の炎口１３を形成したバーナヘッド１２とを備える。
このバーナヘッド１２は、その燃焼エリアが、上段炎口部１３ａ、中段炎口部１３ｂ、下段炎口部１３ｃとに上下３段に区画される。
バーナ本体１１は、同軸三重管構造により混合気室が３つに区画され、その先端部を外側に向けて開口することで外周側通路となる第１混合気室２１がバーナヘッド１２の下段炎口部１３ｃに、その内側の中間通路となる第２混合気室２２がバーナヘッド１２の中段炎口部１３ｂに、中心通路となる第３混合気室２３がバーナヘッド１２の上段炎口部１３ａに連通する。

バーナ本体１１の下端には、三重管構造の混合気供給管３０が接続される。そして、この混合気供給管３０の上流側端には、送風ファン４０により燃焼用一次空気が送られる給気管５０が接続される。
混合気供給管３０は、同軸三重管構造で、外側から順に、第１混合管路３１、第２混合管路３２、第３混合管路３３を備え、第１混合管路３１には第１電磁弁６１により燃料ガス供給が制御される第１ガスノズル７１、第２混合管路３２には第２電磁弁６２により燃料ガス供給が制御される第２ガスノズル７２、第３混合管路３３には第３電磁弁６３により燃料ガスが制御される第３ガスノズル７３がそれぞれ設けられる。
各ガスノズル７１，７２，７３へのガス供給量は、燃焼用空気の流量に対応した送風ファン４０の風圧により自動調整されるように均圧弁８０がガス供給路に設けられる。

この均圧弁８０は、内部をガス圧室８１と空気圧室８２とに仕切るダイヤフラム８３と、そのダイヤフラム８３に連結され、ガス圧室８１内のガス流路の開度を調整する弁体８４とからなり、空気圧室８２は、導圧管５１により給気管５０に接続される。ガス圧室８２は、弁体８４の上流側にガス供給元管９０が、弁体８４の下流側にガス供給主管９１が接続される。
ガス供給主管９１は、下流側で３流路に分岐し、各分岐管に電磁弁６１，６２，６３が夫々設けられる。ガス供給元管９０には、上流側から順に、ガス流路を開閉する元電磁弁９１および燃料ガスの供給圧を一定に制御するガスガバナ９２が設けられる。
均圧弁８０においては、弁体８４が受けるガス入口からの一次圧と、ダイヤフラム８３が受けるガス出口からの二次圧とを加えた図１でいう左向きの力と、弁体８４が受けるガス出口からの二次圧と、ダイヤフラム８３が受ける空気圧とを加えた右向きとの力によりダイヤフラム８３が動作し、両者のバランスによってガス流路の開度が決定する。ここで、ガス一次圧はガスガバナ９２によって定圧となるため、ガス流路は空気室８２への空気圧が変化すると、それに応じて開度が変化する。すなわち、空気圧が高くなると、ダイヤフラム８３が弁体８４の開弁方向へ動作してガス流路の開度を大きくし、空気圧が低くなると、ダイヤフラム８３が弁体８４の閉弁方向へ動作してガス流路の開度を小さくする。
従って、送風ファン４０の回転数を制御することで燃料ガス供給量が自動調整され、コンロバーナへ常に一定の一次空気比λ（供給される一次空気量の理論空気量に対する比）の混合気が供給されることとなる。本実施例では、各ガスノズル７１，７２，７３の開口を調整することで、各混合管路３１、３２、３３の一次空気比が、（第１混合管路３１：λ＝１．１）、（第２混合管路３２：λ＝１．３）、（第３混合管路３３：λ＝１．３）に設定される。

元電磁弁９３、電磁弁６１，６２，６３、送風ファン４０は、コントローラ１００により駆動制御される。コントローラ１００は、使用者が点火・消火操作や火力調整を行う操作リモコン１１０および図示しない点火器をも接続する。
この操作リモコン１１０は、点消火ボタン１１１、火力調整ボタン１１２、および火力表示器１１３を備える。点消火ボタン１１１は、押操作するたびに点火／消火状態を切り替えるためのボタンである。火力調整ボタン１１２は、アップボタン１１２ａとダウンボタン１１２ｂとからなるアップダウン式で、１０段階での火力が選択可能となっており、この設定された火力は火力表示器１１３に数値表示される。

次に、火力調整について説明する。
図２は、火力調整ボタン１１２により設定される火力設定値に対する送風ファン４０の回転数（ｒｐｍ）、燃焼モード、ガス供給量（Ｋｃａｌ／ｈ）の関係を表わす。
火力設定値は、その値が大きいほど火力が強く、火力設定値７〜１０の間は、第１〜第３電磁弁６１，６２，６３が開弁し、コンロバーナ１０の３段に区画された炎口部１３の全てから混合気が噴出し燃焼する（以下、３列燃焼と呼ぶ）。
同様に、火力設定値４〜６の間は、第１電磁弁６１、第２電磁弁６２がともに開弁、第３電磁弁６３が閉弁し、コンロバーナ１０の中段炎口部１３ｂ、下段炎口部１３ｃから混合気を噴出し、上段炎口部１３ａからは空気が噴出する。従って中段炎口部１３ｂ、下段炎口部１３ｃのみにより燃焼する（以下、２列燃焼と呼ぶ）。
火力設定値１〜３の間は、第１電磁弁６１が開弁、第２電磁弁６２と第３電磁弁６３がともに閉弁し、コンロバーナ１０の下段炎口部１３ｃからのみ混合気を噴出し、上段炎口部１３ａ、中段炎口部１３ｂからは空気が噴出する（以下、１列燃焼と呼ぶ）。

ここで、バーナ１０の燃焼エリアを切り替える理由および一次空気比の設定について説明する。
ガスコンロにおいて熱効率を向上させるためには、コンロバーナ１０と調理容器底面とを接近させて狭い燃焼空間において燃焼させるとよいが、自然燃焼では燃焼用空気が不足するため、送風ファン４０により強制的に燃焼用空気を供給する必要が有る。この場合、一次空気と二次空気との両方を供給するブンゼン燃焼では、バーナ火炎が二次空気を取り込むため長くなってしまい、広い燃焼空間が必要となり熱効率の向上には不向きとなる。そこで、本実施例では、バーナ本体１１の周囲を載置台６で囲んで下方から外気が入らないようにし、燃焼用空気を燃料ガスに予混合して一次空気のみで燃焼する全一次燃焼方式をとっている。
全一次燃焼方式では、火炎が短くなり狭い空間で良好に燃焼できるが、燃焼範囲が狭くターンダウン比（ＴＤＲ）を大きくすることができない。特に、酸欠等の燃焼余裕をもたせるために一次空気比λを大きくしてλ＝１．３に設定するとＴＤＲ＝６０％程度までしか得られない。
また、全一次燃焼の場合、λ＝１．３より大きくすると混合気の噴出速度が速くなって火炎がリフトしやすく、λ＝１．１より小さくすると燃焼速度が最大となり火炎がバックしたりバーナが赤熱したりするため、λ＝１．１〜１．３の範囲で燃焼可能となる。
また、同じ全一次燃焼であっても、一次空気比λが小さいほどターンダウン比を大きくすることができる。例えば、λ＝１．１の場合には、ターンダウン比を４０％程度までとることができる。

そこで、本実施例では、火力調整範囲を広くするためにコンロバーナ１０の燃焼エリアを区分して、同時に燃焼する燃焼エリア数を切り替えるとともに、弱火設定時のガス供給量を更に小さくするために、１列燃焼時には一次空気比を下げてターンダウン比を大きくする。
つまり、上段炎口部１３ａおよび中段炎口部１３ｂから噴出する混合気の一次空気比λを１．３に設定し、１列燃焼時に燃焼する下段炎口部１３ｃから噴出する混合気の一次空気比λを１．１に設定する。
この場合、図２に示すように、１列燃焼時においては、ファン回転数を３４００ｒｐｍから２３００ｒｐｍまで下げることでガス供給量を７００Ｋｃａｌ／ｈから３００Ｋｃａｌ／ｈにまで絞ることができる。
この１列燃焼時においては、下段炎口部１３ｃにλ＝１．１の混合気が供給され酸欠に対する燃焼余裕度が少ないが、仮に酸素不足が生じても上段炎口部１３ａ、中段炎口部１３ｂから噴出する空気を二次空気として取り込むことができるため良好に燃焼することができる。
従って、ガスコンロ全体の火力調整範囲は、３００Ｋｃａｌ／ｈ〜２８００Ｋｃａｌ／ｈの広い範囲で調整できる。
仮に、全ての燃焼エリアをλ＝１．３で燃焼させた場合には、１列燃焼時の最小火力が４２０Ｋｃａｌ／ｈ（７００＊０．６）となり、火力調整範囲が狭くなり、とろ火が得られない。

次に、コントローラ１００の実行する火力調整制御について図３のフローチャートの基づいて説明する。
点消火ボタン１１１が押されて点火指令を受けると本ルーチンが起動し、まず元電磁弁９１を開弁する（Ｓ１）。続いて、操作リモコン１１０により設定された火力設定値を読み込む（Ｓ２）。次に、読み込まれた火力設定値に応じた回転数になるように送風ファン４０の回転数を制御する（Ｓ３）。例えば、図２に示す表から、火力設定値が８であれば、ファン回転数を３１００ｒｐｍになるようファンモータを通電制御する。
続いて、火力設定値に応じて第１電磁弁６１、第２電磁弁６２、第３電磁弁６３の開閉を制御し燃焼エリア（燃焼列）を切り替える（Ｓ４〜Ｓ７）。
火力設定値が１〜３の範囲であれば、第１電磁弁６１のみを開弁してバーナ１０の下段炎口部１３ｃのみにて燃焼させ（１列燃焼）、火力設定値が４〜６の範囲であれば、第１電磁弁６１と第２電磁弁６２とを開弁してバーナ１０の下段炎口部１３ｃと中段炎口部１３ｂとで燃焼させる（２列燃焼）。また、火力設定値が７〜１０の範囲であれば、第１電磁弁６１、第２電磁弁６２、第３電磁弁６３を開弁して下段炎口部１３ｃ、中段炎口部１３ｂ、上段炎口部１３ａで燃焼させる（３列燃焼）。
こうした、火力設定値に基づくファン回転数制御および燃焼エリアの切り替え制御は消火操作が行われるまで繰り返し実行され、消火操作を検出すると、全ての電磁弁９３，６１，６２，６３を閉弁して本ルーチンを終了する。
尚、点火時には図示しない点火器により所定時間のあいだ連続放電点火を行う。

以上説明した本実施例のガスコンロによれば、調理容器とコンロバーナ１０との距離を縮めて上下が密閉された狭い空間内での全一次燃焼により熱効率を向上させることができ、しかも、燃焼列の切り替えと、一列燃焼時に燃焼する下段炎口部１３ｃから噴出する混合気の一次空気比λを、他の炎口部から噴出する混合気の一次空気比λよりも小さくすることで、火力調整範囲を広くすることができる。
この結果、高い熱効率による経済性と、広い火力調整範囲による使い勝手の良さとを両立することができる。
また、均圧弁８０を用いてファン風量にあわせてガス供給量を調整しているため、比例制御弁等によりガス供給量を制御しなくても、簡単に空気比λを常に一定に制御でき低コスト化を図ることができる。
また、一列燃焼するときの燃焼エリアを下段に配置したため、火炎の保炎性能が良好となる。つまり、一列燃焼するときの燃焼エリアを上段にした場合には、下段の燃焼エリアから噴出する空気により上段火炎があおられて吹き消えやすいが、そうした不具合も防止されている。

以上本実施例のガスコンロ１について説明したが、本発明はこうした実施例になんら限定されるものではなく様々な形態で実施できるものである。
例えば、ターンダウン比をもっと大きく取りたい場合には、１列燃焼時における空気比λを１．０よりも小さく設定することができる。
例えば、下段炎口部１３ｃの一次空気比λ＝０．７にした場合、ターンダウン比を２０％まで大きくすることが可能であるため、ファン風量の最小値を下げることで下段炎口部１３ｃの火力を１４０Ｋｃａｌ／ｈ（７００＊０．２）にまで絞ることができる。
この場合、燃焼用空気の不足分は、中段炎口部１３ｂ、上段炎口部１３ａから噴出する空気を二次空気として取入れてブンゼン燃焼することとなる。ただし、コンロバーナ全体からみれば、バーナ本体の周囲に二次空気を供給しているわけでなく、バーナ本体の周囲を密閉して外気の流入を防止した全一次空気式バーナであることにはかわりない。
また、燃焼エリアの分割数も３段に限らず、２段や４段以上であってもよい。また、一次空気比λの設定も任意に設定できるものである。
ただし、一次空気比λが０．９〜１．１の間においては、燃焼速度と混合気の噴出速度との関係から火炎がバックしやすいため、この範囲を除く値に設定することが好ましい。
勿論ガスコンロも、テーブルコンロに限らず、ビルトインコンロ等にも本発明は適用可能である。

ガスコンロの概略説明図である。火力設定値に対するファン回転数、燃焼モード、ガス供給量の関係を表わす説明図である。火力調整制御ルーチンを表わすフローチャートである。

符号の説明

１０…コンロバーナ、１３ａ…上段炎口部、１３ｂ…中段炎口部、１３ｃ…下段炎口部、４０…送風ファン、６１，６２，６３…電磁弁、１１２…火力調整ボタン、８０…均圧弁

Claims

強制的に燃焼用一次空気を供給する送風ファンと、
複数の燃焼エリアを備えた全一次空気式バーナと、
上記全一次空気式バーナの各燃焼エリアに夫々連通される複数のガス供給路を備え、これらガス供給路を通じて上記各燃焼エリアに燃焼用一次空気と燃焼ガスとの混合ガスを互いに独立して供給するとともに、
上記複数の燃焼エリアのうちの特定の燃焼エリアのみを燃焼させる単独燃焼モードと、上記特定の燃焼エリアと該特定の燃焼エリア以外の一または複数の燃焼エリアを同時に燃焼させる同時燃焼モードとに切り替え可能で、かつ、上記各燃焼モードにおけるガス供給量を調整するガス量制御手段とを備えたガスコンロであって、
上記送風ファンの燃焼用一次空気の供給量に応じて上記ガス供給路への燃料ガスの供給量を自動調節して、上記各燃焼エリアに供給される混合ガスの一次空気比を、各燃焼エリア毎に一定に維持する均圧弁を設け、
上記単独燃焼モード時に上記特定の燃焼エリアに供給される混合ガスの一次空気比（供給される一次空気量の理論空気量に対する比）を、同時燃焼モード時に燃焼する他の燃焼エリアに供給される混合ガスの空気比よりも小さくしたことを特徴とするガスコンロ。
上記特定の燃焼エリアには理論空気量より少ない一次空気を供給する一方、上記他の燃焼エリアには理論空気量より多い一次空気を供給し、上記特定の燃焼エリアにおいては上記他の燃焼エリアから噴出する空気を二次空気として取入れてブンゼン燃焼させることを特徴とする請求項１記載のガスコンロ。
上記複数の燃焼エリアをバーナ本体の外周面に上下方向に区分して配置し、上記単独燃焼モード時に燃焼する特定の燃焼エリアを最下段に配置したことを特徴とする請求項１または請求項２記載のガスコンロ。