JP6073018B2 - 温度検出装置 - Google Patents

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Description

本発明は、コンロバーナーの上方に載置された調理容器の温度を検出する温度検出装置に関する。
近年、過熱による天ぷら油火災などの事故を防止するため、コンロバーナーには、五徳上に載置された鍋などの調理容器の温度を検出する温度検出装置を搭載することが義務付けられている。温度検出装置としては、円環形状のコンロバーナーの中央の開口部に立設された支持パイプと、上下方向に移動可能な態様で支持パイプの上部に取り付けられた筒状のホルダーと、ホルダーを上方に付勢するコイルバネと、ホルダーの上端に取り付けられた円板形状の集熱板と、集熱板の下面に取り付けられた温度センサーとを備えたものが知られている(例えば、特許文献1)。
このような温度検出装置は、五徳上に調理容器が載置される面よりも上方にホルダーの上部が突出した状態で設置されている。調理容器が五徳上に載置されると、調理容器の底面が集熱板に当接してホルダーを押し下げると共に、コイルバネの付勢力によって調理容器の底面に集熱板が押し付けられた状態となる。このとき、円板形状の集熱板は調理容器の底面に面接触し、集熱板の下面に伝わる調理容器の温度を温度センサーによって検出することが可能となる。温度検出装置を搭載したコンロバーナーでは、検出された調理容器の温度が所定温度に達すると、火力を弱めたり消火したりすることで、過熱を防止する。
特開2008−170038号公報
しかし、上述した特許文献1の温度検出装置では、調理容器の底面形状が平坦ではなかったり、調理容器あるいはホルダーが傾いていたりすると、調理容器の底面と集熱板とが面接触せずに接触面積が大きく変化し得るため、温度センサーで検出される温度に誤差(ばらつき)が生じるという問題があった。結果として、過熱を防止する処理を適切に実行することが困難となる。
この発明は、従来の技術が有する上述した課題に対応してなされたものであり、調理容器の底面形状や調理容器あるいはホルダーの傾きによらず調理容器の温度を安定して検出することが可能な温度検出装置の提供を目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明の温度検出装置は次の構成を採用した。すなわち、
円環形状のコンロバーナーの中央の開口部に設置され、該コンロバーナーの上方に載置された調理容器の温度を検出する温度検出装置において、
前記コンロバーナーの前記開口部に立設された支持パイプと、
上下方向に移動可能な態様で前記支持パイプの上部に取り付けられた筒状のホルダーと、
前記ホルダーを上方に付勢するコイルバネと、
前記ホルダーの上端に取り付けられ、前記調理容器との当接部となる集熱部材と、
前記集熱部材の下面に取り付けられた温度センサーと
を備え、
前記集熱部材の上面は、上に凸の球面形状に形成されており、
前記集熱部材の下面は、該集熱部材の上面と同心で上に凸の球面形状に形成されている
ことを特徴とする。
前述したように従来の温度検出装置では、集熱部材の上面を平坦面にしておいても、調理容器の底面(鍋底)が平坦であるか丸いかといった鍋底の形状や、鍋底あるいはホルダーの傾きによって、実際には集熱部材が鍋底に面接触していないことも多く、接触態様の違いに伴い集熱部材と鍋底との接触面積が大きく変化し得る。これに対して、本発明の温度検出装置では、鍋底の形状や鍋底あるいはホルダーの傾きに拘らず、球面形状に形成された集熱部材の上面が鍋底に一律に接触する(点接触する)ことになり、集熱部材と鍋底との接触面積が変わらない。そのため、調理容器の温度が同じであれば、調理容器から集熱部材の下面に伝わる熱量に大きな違いはなく、温度センサーによって調理容器の温度を安定して検出することが可能となる。そして、集熱部材の下面を、上面と同心で上に凸の球面形状に形成しておけば、集熱部材の肉厚が一定になるので、集熱部材の上面のどの部分で鍋底に接しても、調理容器から集熱部材の下面に伝わる熱量が均一となり、温度センサーによって調理容器の温度を一層安定して検出することができる。結果として、温度センサーで検出された温度に基づいて、調理容器の過熱を防止する処理を適切に実行することができる。
また、集熱部材を鍋底に点接触させるようにすれば、面接触させるのに比べて、集熱部材が小さくてよいので、集熱部材を取り付けるホルダーを小径にすることで、温度検出装置の小型化を図ることができる。これにより、温度検出装置を搭載したコンロバーナーの小型化が可能となる。
上述した本発明の温度検出装置では、温度センサーの上面を上に凸の球面形状に形成しておくと共に、その温度センサーの上面が集熱部材の下面に接するようにしてもよい。
このようにすれば、集熱部材と温度センサーとの接触面積を広く確保することができるので、集熱部材から温度センサーに熱が伝わり易く、調理容器の温度を高い精度で検出することが可能となる。
また、こうした本発明の温度検出装置では、集熱部材の上面を、温度センサーを曲率中心とする球面形状に形成してもよい。
このようにすれば、鍋底あるいはホルダーの傾きによって集熱部材の上面のどの部分で鍋底に接触したとしても、接触点から温度センサーまでの距離が変わらないので、接触点の違いによる調理容器から温度センサーに伝わる熱量の変化を抑制して、調理容器の温度をより安定して検出することが可能となる
また、こうした本発明の温度検出装置では、ホルダーに比べて熱伝導率の高い材料で集熱部材を形成してもよい。
例えば、ステンレス鋼材などで形成されたホルダーに対して、真鍮などの熱伝導率の高い材料で集熱部材を形成しておけば、集熱部材の上面と点接触した調理容器の熱が集熱部材の下面に伝わり易いので、温度センサーによって調理容器の温度を高い精度で検出することが可能となる。
本実施例の温度検出装置100を搭載したガスコンロ1の構造を示した断面図である。 本実施例の温度検出装置100の断面を取ることによって内部構造を示した説明図である。 集熱部材111の上面を上に凸の球面形状に形成しておくことで、調理容器の温度を安定して検出できる理由を示した第1の説明図である。 集熱部材111の上面を上に凸の球面形状に形成しておくことで、調理容器の温度を安定して検出できる理由を示した第2の説明図である。 集熱部材111の下面を球面形状とする例を示した説明図である。 ホルダー110の外側にカバー120が設けられた別例の温度検出装置100の断面を取ることによって内部構造を示した説明図である。
図1は、本実施例の温度検出装置100を搭載したガスコンロ1の構造を示した断面図である。ガスコンロ1は、図示しないコンロ本体の上面を覆って設けられた天板2と、天板2に形成された貫通孔3から上部を突出させてコンロ本体内に設置されたコンロバーナー10と、コンロバーナー10の上方に鍋などの調理容器を置くために天板2の上面に設置された五徳4などを備えている。
コンロバーナー10は、円環形状の混合室11aが内部に形成されたバーナーボディー11と、バーナーボディー11から延設されて混合室11aと連通する混合管12と、混合室11aの上部開口を覆うようにバーナーボディー11に載置された円環形状のバーナーヘッド13と、バーナーヘッド13の上方に取り付けられた円環形状のバーナーカバー14などを備えている。
バーナーヘッド13の外周部の下面(バーナーボディー11に載置される面)には、複数の溝(炎口溝)がバーナーヘッド13の中央に対して放射状に形成されており、バーナーヘッド13をバーナーボディー11に載置すると、複数の炎口溝とバーナーボディー11の上面とによって、混合室11aに連通する複数の炎口13aが形成される。
バーナーカバー14は、五徳4に置かれた調理容器から煮こぼれた場合に、煮こぼれ汁がバーナーヘッド13にかかるのを防ぐ役割を果たしている。また、天板2の貫通孔3の周囲には、上方に隆起した隆起部2aが設けられており、調理容器からの煮こぼれ汁が貫通孔3からコンロ本体の内部に入り込むのを抑制している。五徳4は、隆起部2aの外側を囲むように配置されている。
バーナーボディー11から延設された混合管12の開口端には、燃料ガスを供給するガス通路20が接続された噴射ノズル23が設けられている。ガス通路20には、ガス通路20を開閉するガス遮断弁21と、ガス通路20を通過する燃料ガスの流量を調節する流量調節弁22とが設けられている。これらガス遮断弁21および流量調節弁22は、制御部50と電気的に接続されており、制御部50によって制御されている。
ガス遮断弁21および流量調節弁22を開くと、燃料ガスが噴射ノズル23に供給され、噴射ノズル23から噴射された燃料ガスは、燃焼用空気を巻き込みながら混合管12に流入する。そして、混合管12を通過する燃料ガスと燃焼用空気とが混合されて、混合室11aに混合ガスが供給される。混合室11aの混合ガスは、複数の炎口13aから噴出し、図示しない点火プラグで火花を飛ばすと混合ガスの燃焼が開始される。
また、コンロバーナー10の中央の開口部10aには、温度検出装置100が設置されている。本実施例の温度検出装置100の構造については後ほど別図を用いて説明するが、温度検出装置100は、上部がバーナーカバー14の中央開口から突出しており、上端部が調理容器の底面に当接して、調理容器の温度を検出する。この温度検出装置100は制御部50と電気的に接続されており、制御部50は、検出された調理容器の温度が所定温度に達すると、流量調節弁22を絞って火力を弱めたり、ガス遮断弁21を閉じて消火したりすることで、調理容器の過熱を防止する。また、制御部50は、検出された調理容器の温度が設定の目標温度よりも低ければ、流量調節弁22を開いて火力を大きくすることも可能となっている。
図2は、温度検出装置100の断面を取ることによって内部構造を示した説明図である。温度検出装置100は、金属材料で形成された管状の支持パイプ115と、ステンレス鋼板などを用いて形成された略円筒形状のホルダー110と、真鍮などを用いて形成された集熱部材111などを備えている。尚、本実施例の集熱部材111には、ニッケルのメッキが施されている。
ホルダー110は、上端側が内側に折り曲げられて頂面110aが形成されていると共に、頂面110aの内側が下方に折り曲げられて筒状の内周壁110bが形成されている。また、集熱部材111はホルダー110よりも小径に形成されており、集熱部材111の下面からは、内周壁110bよりも小径で筒状の垂下部111aが垂設されている。この垂下部111aを内周壁110bの内側に圧入することで、ホルダー110の上端に集熱部材111が取り付けられている。
本実施例の集熱部材111の上面は、上に凸の球面形状に形成されている。また、集熱部材111の下面には、温度センサー112が垂下部111aの内側に取り付けられている。本実施例の集熱部材111の下面は、上に向かって縮径する円錐形状に形成されており、球面形状に形成された温度センサー112の上面が円錐形状の側面に接している。また、本実施例の温度センサー112には、温度の変化によって電気抵抗が変わるサーミスターが用いられており、この温度センサー112は2本のリード線113によって制御部50と接続されている。尚、温度センサー112は、垂下部111aの内側に充填された熱伝導性の接着剤によって固定されている。
支持パイプ115は、コンロバーナー10の中央の開口部10aに立設されている。支持パイプ115の上端部には、ホルダー110よりも小径である円環形状の座金116が図示しないカシメ止めで接合されており、この座金116が下方からホルダー110の内側に挿入されている。また、座金116の下方には、外径がホルダー110よりも小径で内径が支持パイプ115よりも大径である中ぐり円環形状のストッパー118が中央の孔に支持パイプ115を挿通した状態でホルダー110に嵌め込まれている。このストッパー118は、ホルダー110の周面の複数箇所を外側から内側に塑性変形させることによって係止されており、ホルダー110が支持パイプ115の軸方向(図中の上下方向)に移動しても、ホルダー110から座金116が抜けないようになっている。
また、ホルダー110の内部には、頂面110aと座金116との間にコイルバネ117が圧縮された状態で収納されており、このコイルバネ117がホルダー110を上方に付勢している。さらに、温度センサー112から延びる2本のリード線113を被覆したケーブル114は、ホルダー110の内部および支持パイプ115の内部を通って制御部50まで続いている。
このような温度検出装置100は、五徳4上に調理容器が置かれていない状態で、温度検出装置100の上端(集熱部材111)が五徳4の上面(調理容器が載置される面)よりも上方に突出するように設置されている。そして、五徳4上に調理容器が置かれると、調理容器の底面が集熱部材111に当接してホルダー110を押し下げると共に、コイルバネ117の付勢力によって集熱部材111が調理容器の底面に押し付けられた状態となる。このため、集熱部材111の下面に伝わる調理容器の温度を温度センサー112によって検出することが可能となる。そして、本実施例の温度検出装置100では、集熱部材111の上面を上に凸の球面形状に形成しておくことで、温度センサー112で検出される温度のばらつきを抑制し、調理容器の温度を安定して検出することができる。以下では、この点について説明する。
図3は、集熱部材111の上面を上に凸の球面形状に形成しておくことで、調理容器の温度を安定して検出できる理由を示した第1の説明図である。まず、図3(a)には、比較として、温度センサー112で検出される温度にばらつきが生じる従来例の集熱部材130が側面図で示されている。図示した従来例の集熱部材130は、上面が平坦な円板形状に形成されている。五徳4上に置かれた調理容器の底面(以下、鍋底)が、図中に太い破線で示したように平坦である場合は、円板形状の集熱部材130が平坦な鍋底に面接触して調理容器の熱が集熱部材130の下面に伝わり、温度センサー112によって温度が検出される。このように集熱部材130を鍋底に面接触させることで、鍋底と集熱部材130との接触面積を確保することができるので、調理容器から集熱部材130に熱が伝わり易い。
ただし、鍋底は平坦であるとは限らず、図中に太い実線で示したように中華鍋などの丸い鍋底のときもある。また、鍋底は、購入時に平坦であっても、使用していくうちに硬い物にぶつけるなどして変形し、凹凸が生じることがある。従って、集熱部材130の上面を平坦面にしておいても、実際には、集熱部材130が鍋底に面接触していないことも多く、必ずしも鍋底と集熱部材130との接触面積を確保できるわけではない。そして、この丸い鍋底の例では、平坦な鍋底に比べて接触面積が狭くなるのに伴い、調理容器から集熱部材130の下面に伝わる熱量が小さくなるので、温度センサー112で検出される温度が低くなる。このように従来例の集熱部材130では、調理容器の温度が同じであっても、鍋底の形状によって、温度センサー112で検出される温度にばらつきが生じ得る。
これに対して、本実施例の集熱部材111は、図3(b)に示されるように、上面が上に凸の球面形状に形成されている。これにより、平坦な鍋底(図中の太い破線)でも、丸い鍋底(図中の太い実線)でも、集熱部材111が鍋底に一律に接触する(点接触する)ことになり、接触面積が変わらないので、調理容器から集熱部材111の下面に伝わる熱量は同程度であり、温度センサー112で検出される温度に大きな変化はない。このように本実施例の集熱部材111によれば、鍋底の形状に拘わらず、調理容器の温度を安定して検出することができる。
図4は、集熱部材111の上面を上に凸の球面形状に形成しておくことで、調理容器の温度を安定して検出できる理由を示した第2の説明図である。図4()には、図3()と同様に従来例の集熱部材130が側面図で示されている。また、図中の太い破線は、平坦な鍋底が水平に(集熱部材130の上面と平行に)載置された状態を表しており、図中の太い実線は、平坦な鍋底が傾いて載置された状態を表している。

鍋底が傾いていると、集熱部材130が鍋底に面接触せず、水平な鍋底に比べて接触面積が狭くなる。すなわち、鍋底に形状だけでなく、鍋底の傾きによっても鍋底と集熱部材130との接触面積が変化し、集熱部材130の上面を平坦面にしておいても、必ずしも鍋底と集熱部材130との接触面積を確保できるわけではない。また、鍋底に接触する部分は、円板形状の集熱部材130の外縁であり、集熱部材130の中央(温度センサー112の取り付け位置)から離れている。そのため、傾いた鍋底では、水平な鍋底に比べて調理容器から集熱部材130の下面の温度センサー112に伝わる熱量が小さく、温度センサー112で検出される温度が低くなる。従って、従来例の集熱部材130では、調理容器の温度が同じであっても、鍋底の傾きによって、温度センサー112で検出される温度にばらつきが生じ得る。
尚、こうした状況が起こるのは、鍋底が傾いている場合だけではない。鍋底が水平でホルダー110が傾く(ホルダー110の軸が支持パイプ115の軸とずれる)ことがあり、この場合にも同様に温度センサー112で検出される温度にばらつきが生じ得る。
これに対して、本実施例の集熱部材111では、図4(b)に示されるように、水平な鍋底(図中の太い破線)でも、傾いた鍋底(図中の太い実線)でも、集熱部材111が鍋底に一律に接触し(点接触し)、接触面積が変わらない。また、本実施例の集熱部材111の上面は、温度センサー112を曲率中心として曲率半径rの球面形状に形成されており、集熱部材111の上面のどの部分で鍋底に接触しても、接触点から温度センサー112までの距離が変わらない。そのため、調理容器から集熱部材111の下面の温度センサー112に伝わる熱量は同程度であり、温度センサー112で検出される温度に大きな変化はない。このように本実施例の集熱部材111によれば、鍋底の傾きに拘わらず、調理容器の温度を安定して検出することができる。
また、本実施例の集熱部材111によれば、鍋底が水平でホルダー110が傾いた場合でも、集熱部材111が鍋底に一律に接触し(点接触し)、接触点から温度センサー112までの距離や接触面積が変わらないので、ホルダー110の傾きに拘らず、調理容器の温度を安定して検出することができる。
尚、本実施例の集熱部材111の上面(球面)の曲率半径rは、鍋底が水平に対して所定角度(例えば20度)傾いた場合でも、ホルダー110の頂面110aの外縁部分が鍋底に接触しないように設定されている。このようにホルダー110の外径と想定される鍋底の傾きとに基づいて集熱部材111の上面の曲率半径rを設定しておくことで、確実に集熱部材111を鍋底に接触させることができる。
以上に説明したように、本実施例の温度検出装置100では、集熱部材111の上面が上に凸の球面形状に形成されており、集熱部材111が鍋底に一律に接触する(点接触する)ようになっている。これにより、鍋底の形状や鍋底あるいはホルダー110の傾きに拘らず、集熱部材111と鍋底との接触面積が変わらないので、集熱部材111の下面に取り付けた温度センサー112で調理容器の温度を安定して検出することが可能となる。結果として、温度センサー112で検出された温度に基づいて、調理容器の過熱を防止する処理を適切に実行することができる。
また、集熱部材111を鍋底に点接触させるようにすれば、面接触させるのに比べて、集熱部材111が小さくてよいので、集熱部材111を取り付けるホルダー110を小径にすることで、温度検出装置100を小型化することができる。延いては、温度検出装置100を搭載したコンロバーナー10の小型化を図ることが可能となる。
また、本実施例の温度検出装置100では、集熱部材111の上面が温度センサー112を曲率中心とする球面形状に形成されている。こうすれば、鍋底あるいはホルダー110の傾きによって集熱部材111の上面のどの部分で鍋底に接触したとしても、接触点から温度センサー112までの距離が変わらないので、調理容器から温度センサー112に伝わる熱量の変化を抑制して、調理容器の温度をより安定して検出することが可能となる。
さらに、ステンレス鋼板[熱伝導率:16.7W/(m・K)]で形成されたホルダー110に比べて、真鍮[熱伝導率:106W/(m・K)]で形成された本実施例の集熱部材111は熱伝導率が高いので、集熱部材111の上面と点接触した調理容器の熱が集熱部材111の下面に伝わり易く、温度センサー112によって調理容器の温度を高い精度で検出することが可能となる。
以上、本実施例の温度検出装置100について説明したが、本発明は上記の実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。
例えば、前述した実施例では、集熱部材111の下面が円錐形状に形成されていた(図2参照)。しかし、図5に示すように集熱部材111の下面を、上面と同心の球面形状に形成しておいてもよい。このようにすれば、集熱部材111の肉厚tが一定になるので、集熱部材111の上面のどの部分で鍋底に接しても、調理容器から集熱部材111の下面に伝わる熱量が均一となり、温度センサー112によって調理容器の温度を一層安定して検出することができる。また、球面形状に形成された温度センサー112の上面が、球面形状の集熱部材111の下面に接することによって、集熱部材111と温度センサー112との接触面積を広く確保することができる。このため、集熱部材111から温度センサー112に熱が伝わり易く、調理容器の温度を高い精度で検出することが可能となる。
また、上述した実施例では、温度検出装置100の外周面がホルダー110によって構成されていたが、ホルダー110の外側にカバーを設けたタイプの温度検出装置100にも本発明を好適に適用することができる。
図6は、ホルダー110の外側にカバー120が設けられた別例の温度検出装置100の断面を取ることによって内部構造を示した説明図である。尚、図6では、前述した実施例の温度検出装置100と共通する部分については同じ符号を付して説明を省略する。カバー120は、ホルダー110よりも大径の略円筒形状になっており、ステンレス鋼板などを用いて板金によって形成されている。また、カバー120は、上端側が内側に折り曲げられて頂面120aが形成され、その頂面120aの内側が下方に折り曲げられて筒状の内周壁120bが形成されている。そして、内周壁120bの内側にホルダー110が圧入されることで、ホルダー110の外側にカバー120が固定されている。カバー120とホルダー110との間には空間(空気層)が設けられているため、コンロバーナー10の炎の輻射熱がホルダー110に伝わるのを抑制することができる。
ホルダー110には、上端部に座金116がカシメ止された支持パイプ115が挿入されており、別例のホルダー110の下端側は縮径されて座金116よりも小径になっているため、ホルダー110が支持パイプ115の軸方向(図中の上下方向)に移動しても、ホルダー110から座金116が抜けることはない。また、別例のホルダー110は、上端側が外側に折り曲げられてフランジ部110cが形成されている。
別例の集熱部材121は、上面が上に凸の球面形状に形成された中央部121bの外側に円環平板形状の外縁部121cが設けられおり、この外縁部121cがホルダー110のフランジ部110cを包み込むように折り曲げられて、カシメ止めされている。また、集熱部材121の下面からは、筒状の垂下部121aが垂設されており、垂下部121aの内側に温度センサー112が取り付けられている。
このような別例の温度検出装置100においても、ホルダー110の内部に収納されたコイルバネ117の付勢力によって、五徳4上に置かれた調理容器の底面(鍋底)に集熱部材121が押し付けられると、前述した実施例と同様に、上面が球面形状に形成された集熱部材121の中央部121bが鍋底に点接触する。これにより、鍋底の形状や鍋底あるいはホルダー110の傾きに拘らず、集熱部材121と鍋底との接触面積は変わることがないので、調理容器から集熱部材121の下面に伝わる熱量が同程度となり、温度センサー112によって調理容器の温度を安定して検出することができる。
1…ガスコンロ、 2…天板、 3…貫通孔、
4…五徳、 10…コンロバーナー、 10a…開口部、
11…バーナーボディー、 11a…混合室、 12…混合管、
13…バーナーヘッド、 14…バーナーカバー、 20…ガス通路、
21…電磁弁、 22…比例弁、 23…噴射ノズル、
50…制御部、 100…温度検出装置、 110…ホルダー、
110a…頂面、 110b…内周壁、 111…集熱部材、
111a…垂下部、 112…温度センサー、 113…リード線、
115…支持パイプ、 116…座金、 117…コイルバネ、
118…ストッパー、 120…カバー、 121…集熱部材。

Claims (4)

  1. 円環形状のコンロバーナーの中央の開口部に設置され、該コンロバーナーの上方に載置された調理容器の温度を検出する温度検出装置において、
    前記コンロバーナーの前記開口部に立設された支持パイプと、
    上下方向に移動可能な態様で前記支持パイプの上部に取り付けられた筒状のホルダーと、
    前記ホルダーを上方に付勢するコイルバネと、
    前記ホルダーの上端に取り付けられ、前記調理容器との当接部となる集熱部材と、
    前記集熱部材の下面に取り付けられた温度センサーと
    を備え、
    前記集熱部材の上面は、上に凸の球面形状に形成されており、
    前記集熱部材の下面は、該集熱部材の上面と同心で上に凸の球面形状に形成されている
    ことを特徴とする温度検出装置。
  2. 請求項1に記載の温度検出装置において、
    前記温度センサーの上面は、上に凸の球面形状に形成されており、前記集熱部材の下面に接している
    ことを特徴とする温度検出装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の温度検出装置において、
    前記集熱部材の上面は、前記温度センサーを曲率中心とする球面形状に形成されている
    ことを特徴とする温度検出装置。
  4. 請求項1ないし請求項3の何れか一項に記載の温度検出装置において、
    前記集熱部材は、前記ホルダーに比べて熱伝導率の高い材料で形成されている
    ことを特徴とする温度検出装置。
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