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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022094433
(43)【公開日】2022-06-27
(54)【発明の名称】温度センサおよび調理機器
(51)【国際特許分類】
   G01K 1/143 20210101AFI20220620BHJP
   G01K 1/14 20210101ALI20220620BHJP
   F24C 3/12 20060101ALI20220620BHJP
   A47J 27/00 20060101ALI20220620BHJP
【FI】
G01K1/143
G01K1/14 L
F24C3/12 J
F24C3/12 X
A47J27/00 105Z
【審査請求】有
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2020207307
(22)【出願日】2020-12-15
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2022-06-16
(71)【出願人】
【識別番号】000145242
【氏名又は名称】株式会社芝浦電子
(74)【代理人】
【識別番号】100100077
【弁理士】
【氏名又は名称】大場 充
(74)【代理人】
【識別番号】100136010
【弁理士】
【氏名又は名称】堀川 美夕紀
(74)【代理人】
【識別番号】100130030
【弁理士】
【氏名又は名称】大竹 夕香子
(74)【代理人】
【識別番号】100203046
【弁理士】
【氏名又は名称】山下 聖子
(72)【発明者】
【氏名】榎本 雅一
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 翔平
【テーマコード(参考)】
2F056
4B055
【Fターム(参考)】
2F056CA01
2F056CA14
2F056CL02
4B055AA04
4B055BA09
4B055BA15
4B055CA64
4B055CC03
4B055DB08
(57)【要約】
【課題】軸線方向の端部に大きな拡径量の部分を形成するのが容易な保護管を備える温度センサを提供すること。
【解決手段】本発明の温度センサ1は、測定対象の有無および温度を検出するための温度センサであって、測定対象の温度を検出する感熱体11と、感熱体11と電気的に繋がる一対の電線30A,30Bと、を備える感熱部10と、感熱部10の移動に応じて測定対象の有無を検出する検出部60と、一対の電線30A,30Bが挿通される保護管51と、を備える。保護管51は、互いに対向する第1端縁52Aと第2端縁52Bを有する金属材料製の巻き管52から構成される。
【選択図】図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
測定対象の有無および温度を検出するための温度センサであって、
前記測定対象の温度を検出する感熱体と、前記感熱体と電気的に繋がる一対の電線と、を備える感熱部と、
前記感熱部の移動に応じて前記測定対象の有無を検出する検出部と、
一対の前記電線が挿通される保護管と、を備え、
前記保護管は、
互いに対向する第1端縁と第2端縁を有する金属材料製の巻き管から構成される、
ことを特徴とすることを特徴とする温度センサ。
【請求項2】
前記保護管は、
前記巻き管の前記第1端縁と前記第2端縁の間を塞ぐ、前記巻き管と異なる色彩を有する封止体を備える、
請求項1に記載の温度センサ。
【請求項3】
前記保護管は、
前記巻き管の軸線方向の少なくとも一方端に、径方向の外側に向けて突き出し、前記巻き管と一体をなす、単数または複数のフランジ状部材を備える、
請求項1または請求項2に記載の温度センサ。
【請求項4】
複数の前記フランジ状部材は、
周方向に所定の均等間隔を空けて設けられる、
請求項3に記載の温度センサ。
【請求項5】
前記第1端縁と前記第2端縁は、前記巻き管の軸線方向に沿う直線状をなす、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の温度センサ。
【請求項6】
測定対象の有無および温度を検出するための請求項1~請求項5のいずれか一項に記載の温度センサを備えることを特徴とする調理機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、温度測定対象との接触状態を維持するための可動体を有する温度センサに関し、一例として、加熱される調理容器の底面に接触して調理容器の温度を測定する温度センサに関する。
【背景技術】
【0002】
例えばガスコンロ、電気炊飯器などの調理機器には、温度センサが設けられている。この温度センサは、例えば鍋、フライパンなどの調理容器の底面に接触して、これらの調理容器の温度を測定するためのもので、調理容器の底面に接する集熱体が上下方向に往復移動ができるように設けられている。この集熱体にはコイルばねにより弾性力が上方に向けて加えられている。この集熱体には感熱素子として例えばサーミスタ素子が接触または近接して設けられており、この集熱体から伝達される熱をサーミスタ素子が受けることにより調理容器の温度を測定する。なお、ここでいうサーミスタ素子とは、感熱体としてのサーミスタとサーミスタに電気的に接続されるリード線とを含むものとする。
【0003】
この温度センサは、例えばガスコンロの場合には五徳の中央領域に設けられ、五徳に調理容器が載せられると調理容器が集熱体に接触して集熱体を押し下げる。集熱体には、上方に向けて弾性力が加えられているので、調理の最中は弾性力により調理容器と集熱体の接触状態が維持される。調理が終了して調理容器が五徳から持ち上げられると、集熱体は当初の位置まで弾性力により押し上げられる。このように、この種の温度センサは往復移動する可動体としての集熱体を有している。
【0004】
この温度センサは、例えば特許文献1に開示されるように、鍋、釜などの調理容器の底面に接触しているか否かを検出する測定対象の検出機能を備えている。この温度測定対象である調理容器の検出の概略をいうと、永久磁石から生じる磁界を検出することで行われる。
また、この温度センサは、集熱体を支持する保護管を備えるが、特許文献1に示されるように、この保護管は2本の直線状の管を軸線方向に繋ぐ形態の他に、直線状の管とL字状の管とを繋ぐ形態が知られている。
【0005】
調理機器においては、調理中に調理容器からの煮こぼれが生じうる。こぼれた汁が温度センサの内部に入るのを避けるため、温度センサを構成するそれぞれの要素はこぼれてくる汁に対する密閉構造を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2018-048760号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
保護管において、煮こぼれに対する密閉構造は、シームレスパイプまたはセミシームレスパイプにより実現できる。シームレスパイプは典型的にはマンネスマン法により製造される。セミシームレスパイプは、鋼板を円筒状に加工した後に、対向する板の縁同士を電気抵抗溶接により溶接接合して得られる。溶接後には、接合部のビードを削り取った後に、引き抜き加工などが行われる。
【0008】
保護管は、その軸線方向の端部を加工、例えばビード加工、バルジ加工などをすることで、拡径部分を形成する。この加工は保護管の加工部分を金型の内部に配置し、ビード加工の場合は保護管の軸線方向に圧力を加え、バルジ加工は保護管の内部に液圧を加えるものである。したがって、これらの加工では拡径量を得るのに大きな負荷が必要である。
そこで本発明は、軸線方向の端部に大きな拡径量の部分を形成するのが容易な保護管を備える温度センサおよび調理機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、測定対象の有無および温度を検出するための温度センサに関する。
本発明における温度センサは、測定対象の温度を検出する感熱体と、感熱体と電気的に繋がる一対の電線と、を備える感熱部と、感熱部の移動に応じて測定対象の有無を検出する検出部と、一対の電線が挿通される保護管と、を備える。
本発明における保護管は、互いに対向する第1端縁と第2端縁を有する金属材料製の巻き管から構成される。
【0010】
本発明の温度センサの保護管は、好ましくは、巻き管の第1端縁と第2端縁の間を塞ぐ、巻き管と異なる色彩を有する封止体を備える。
【0011】
本発明における保護管は、好ましくは、巻き管の軸線方向の少なくとも一方端に、径方向の外側に向けて突き出し、巻き管と一体をなす、単数または複数のフランジ状部材を備える。
【0012】
本発明における複数のフランジ状部材は、好ましくは、周方向に所定の均等間隔を空けて設けられる。
【0013】
本発明における第1端縁と第2端縁は、好ましくは、巻き管の軸線方向に沿う直線状をなしている。
【0014】
本発明は、測定対象の有無および温度を検出するための温度センサを備える調理機器を提供する。この調理機器における温度センサは、上述したいずれかの温度センサが適用される。
【発明の効果】
【0015】
本発明の温度センサによれば、保護管が巻き管で構成される。巻き管は平板から曲げ加工して形成されるが、平板の状態で拡径部の要素を作成しておけば、その後に要素を径方向の外側に曲げ加工することにより、小さい負荷で径量の大きな拡径部を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】本発明の実施形態に係る温度センサを示し、(a)は側面図、(b)縦断面図である。
図2】本実施形態に係る温度センサの感熱素子を示す図である。
図3】本実施形態に係る温度センサの検出部を示す縦断面図である。
図4】本実施形態に係る保護管を示し、(a)は平面図、(b)は正面図、(c)は縦断面図である。
図5】本実施形態に係る保護管の製造手順を示し、(a)は平板を示し、(b)は平板を円環状に曲げ加工した後を示し、(c)は突合せ面に封止体を介在させた後を示す。
図6】座金を設けた保護管を示し、(a)は本実施形態の保護管を示し、(b)は従来の保護管を示す。
図7】本実施形態に係る温度センサの可動体および検出部の動作を示し、(a)は調理器が載っていない無負荷のときの位置(非搭載位置)を示し、(b)は調理器が載っているために可動体が移動したときの位置(搭載位置)を示している。
図8】本実施形態に係る保護管の変形例を示し、(a)は平面図、(b)は正面図、(c)は縦断面図、(d)は平板の展開図である。
図9】本実施形態に係る保護管の変形例を示す側面図である。
図10】(a)は本実施形態による温度センサを備えるガスコンロの要部を示し、(b)は本実施形態による温度センサを備える炊飯器の要部を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係る温度センサ1は、永久磁石からの磁界を検出する磁界検出器が、磁界を受ける位置(磁界照射位置)と、磁界を受けない位置(磁界非照射位置)と、往復移動する。温度センサ1に係る保護管51は、溶接を伴わない巻き管52から構成されており、かつ、巻き管52の第1端縁52Aと第2端縁52Bの間が封止体55により塞がれている。
【0018】
[温度センサ1の全体構成:図1図3図10(a)]
温度センサ1は、一例として、図10(a)に示すように、調理機器としてのガスコンロ100において、鍋などの調理器107の底面108に接触してその温度を検出する。温度センサ1は、調理器107が載せられる五徳106,106の間の中央またはその近くに設けられる。
温度センサ1は、図1および図3に示すように、温度検出の主たる要素である感熱素子10と、感熱素子10のリード線13と電気的に接続される継線30(30A,30B)と、感熱素子10を保持するセンサ保持体40と、を備えている。そして、図10(a)に示すように、温度センサ1は、後述する集熱体42の接触面42Aが五徳106,106の上方(U)の端部よりも上方(U)の側へ突出するように、保護管51を介してガスコンロ100に取り付けられている。
以下、温度センサ1の各構成要素を順に説明し、その後に温度センサ1の動作を説明する。
【0019】
[感熱素子10:図2
感熱素子10は、図2に示すように、感熱体11と、感熱体11の対向する二面(図中の左右)のそれぞれに形成される電極12,12と、電極12,12を介して感熱体11に電気的に接続される一対のリード線13,13と、感熱体11を封止する保護層16とを備えている。
【0020】
感熱体11は、温度変化によって電気抵抗値が変化する特性を有する金属酸化物または金属が用いられる。感熱体11に一対のリード線13,13を介して一定の電流を流し、測定器で感熱体11の電極12,12の間の電圧を測定し、オームの法則(E=IR)から抵抗値を求め、温度を検出する。
金属酸化物としてはサーミスタ(Thermistor:Thermally Sensitive Resistor)が好適に用いられ、典型的には負の温度係数を有するNTCサーミスタ(Negative Temperature Coefficient Thermistor)が用いられる。金属としては白金(例えば、Pt100;JIS-C1604)が好適に用いられる。
【0021】
電極12は、感熱体11とリード線13を電気的に接続するものであり、好ましくは金、白金などの貴金属で構成される。
リード線13は感熱体11に一定の電流を流す導線であり、芯線14と、芯線14を覆う絶縁被覆15と、からなる。芯線14には電気伝導度の高い金属材料、典型的には銅が用いられる。リード線13の芯線14は一例として単線からなる。
【0022】
保護層16としてガラスが用いられる場合には、芯線14にはジュメット線(Dumet Wire)が好適に用いられる。ジュメット線とは、鉄-ニッケル合金からなる内層と銅からなる外層とをクラッドした複合線をいう。内層を構成する鉄-ニッケル合金の線膨張係数がガラスに近似する。したがって、保護層16がガラスからなる場合であっても、ジュメット線を用いることにより芯線14の熱膨張による保護層16の破損が防止される。
絶縁被覆15は、芯線14の外周面を覆う電気的な絶縁体からなる。
リード線13は感熱体11に一定の電流を流す電線である点で後述する継線30と同じ役割を有するが、感熱体11に直接的に接続される電線をリード線13と称し、リード線13を介して感熱体11に間接的に接続される電線を継線30と区別する。
【0023】
保護層16は、感熱体11を封止して気密状態に維持することによって、感熱体11に化学的な変化及び物理的な変化が生ずるのを避けるために設けられる。保護層16としてはガラスが用いられるのが好ましいが、温度センサ1を使用する環境によっては樹脂材料を用いることもできる。
【0024】
[継線30:図3
図3に示す継線30A,30B(30)は、感熱素子10と図示しない後段の電気回路等とを電気的に接続するための電線で、それぞれが芯線31と、芯線31を覆う絶縁被覆33と、を備えている。
芯線31は、複数、例えば7本、12本の導線を撚り合わせて作製された撚線からなる。撚線を構成するそれぞれの導線にはリード線13の芯線14よりも線径が小さい導線が用いられる。
継線30は、保護管51に挿通され、その一端がリード線13の端部と、例えば溶接により電気的に接続され、他端が図示しない後段の電気回路等に接続される。この継線30には、保護管51よりも十分細い線径を有し、かつ可動体41の接触面42Aを介して調理器107から押圧力が加わっても変形しない程度の強度を有する電線が用いられる。また、この継線30は、保護管51の内側に、可動体41が移動したときに、この移動に応じて保護管51の軸方向に移動可能に配置されている。
【0025】
[センサ保持体40:図1図10(a)]
センサ保持体40は、図1および10(a)に示すように、調理器107の底面108に接触すると下方Lへ移動可能に設けられた可動体41と、可動体41を支持する保護管51と、を備えている。
【0026】
[可動体41:図1図10(a)]
可動体41は、図1および図10(a)に示すように、調理器107の底面108におもて面が接触される板状の集熱体42と、集熱体42のうら面側に設けられ、感熱体11を収容して保持する収容筒43と、集熱体42を上端部44Aで支持する筒状のホルダ44と、ホルダ44の上端部44Aから下端部44Bの付近までを同心状に覆う筒状の保護管45と、コイルばね46とを備えている。集熱体42、収容筒43、ホルダ44、保護管45およびコイルばね46は、耐熱性、耐酸化性を有する金属材料、例えばステンレス鋼により構成されることが好ましい。
【0027】
集熱体42は、調理器107の底面108に面接触するように、おもて面に平坦な接触面42Aを備えている。
収容筒43は、フランジ状に形成された上端部43Aを備える。この上端部43Aが集熱体42の裏面42Bに、例えば溶接により接合されることで、収容筒43は、上端部43Aの側が閉じられている。収容筒43の下端部43Bは開口している。収容筒43の内部には感熱素子10の感熱体11が収容される。感熱体11はその上端部が集熱体42の裏面42Bに接触するように収容筒43に収容される。収容筒43の内部には感熱体11との隙間を埋める充填材を充填することが好ましい。この充填材には、耐熱性の無機接着剤、特に金属酸化物フィラー、例えばAlフィラーを含むものを用いるのが好ましい。
【0028】
ホルダ44は、収容筒43よりも径の大きな筒状の部材であり、径の異なる上端部44Aと下端部44Bとを備えている。上端部44Aの内部には、収容筒43、感熱素子10および絶縁チューブ47が収容される。
ホルダ44の上端部44Aはフランジ状に形成されており、集熱体42の周縁部がホルダ44の上端部44Aの全周縁に亘って折り込まれている。これにより、ホルダ44は、上端部44A側が集熱体42により密閉されるので、調理器から煮こぼれがあってもこぼれた汁が内部に浸入しないようになっている。
【0029】
ホルダ44の上端部44Aの下方Lの側には、段差部44Cを介して上端部44Aよりも径の細い下端部44Bが形成される。下端部44Bの下方L側には開口部44Eが形成されており、この開口部44Eから保護管51がホルダ44の外部へ突出している。そして、段差部44Cが、保護管51の内側に形成された座金54に接触することで、可動体41の位置が規定される。このときの可動体41の位置は、保護管51に対して可動体41が最も上方U側へ移動した位置であり、集熱体42に荷重が加わらないとき、すなわち、調理器107が五徳106,106に載せられていないときは、可動体41はこの位置に留まる。以下、この集熱体42に荷重が加わっていないとき(無負荷)の集熱体42の位置を非搭載位置と称する。
【0030】
保護管45の上端部45Aは閉じられており、その内側が円筒状の空隙45Bをなしている。また、保護管45の下端部45Cは開放されている。
ホルダ44と集熱体42はかしめられているために、両者の間は液密状態とされる。また、ホルダ44と保護管45は、ホルダ44の段差部44Cにおいて圧入されているが、保護管45の上端部45Aにおいては微小な隙間が空けられている。
【0031】
コイルばね46は、保護管51に対して集熱体42、ホルダ44および保護管45を上方U側に向けて付勢するための弾性体である。コイルばね46は、ホルダ44の内部に収容され、その上端部46Aが集熱体42の裏面42B側で支持され、下端部46Bは保護管51の上端部に固定される座金54で支持される。
【0032】
図10(a)に示すように、非搭載位置において、集熱体42の接触面42Aは、五徳106,106の上端から上方U側へ突出する。したがって、調理器107をガスコンロ100の五徳106,106に載せると、集熱体42の接触面42Aが調理器107の底面108と接触し、集熱体42は調理器107の自重により下方L側へ押し下げられる。そして、五徳106,106の上に調理器107が載ると、集熱体42の接触面42Aは、図10(a)中の下方Lの実線で示す位置まで押し下げられる。したがって、コイルばね46には、この五徳106,106に調理器107が載せられたときに調理器107の底面108への集熱体42の接触を維持できる程度の弾性力を有しているものが用いられる。以下、この調理器107がガスコンロ100に載せられたあとの集熱体42の位置を搭載位置と称する。図10(a)において、非搭載位置における集熱体42はその頂部だけが一点鎖線で示されており、搭載位置における集熱体42はその全体が実線で示されている。
【0033】
絶縁チューブ47は、一対のリード線13,13を保護するための電気的な絶縁性のチューブである。絶縁チューブ47には、感熱体11の一対のリード線13,13が挿通され、これらの端部が後述する保護管51の内部で継線30に電気的に接続される。
【0034】
[保護管51:図1図4図5図6
保護管51は、図1および図6に示すように、上方U側に径方向の外側に向けてフランジ状に突き出す複数の支持片53が形成されており、この支持片53の下面には座金54が配置される。座金54は、保護管51の外周に嵌合される円筒状の部材である。座金54は、可動体41の上方U側へのホルダ44の移動量を規制する。ホルダ44の段差部44Cがこの座金54に突き当たることで、可動体41の上方U側への移動が規制される。
保護管51および座金54は、ホルダ44と同様の金属材料で構成されるのが好ましい。
【0035】
保護管51は、図4(a)~(c)に示すように、巻き管52を主たる構成要素としている。ここで、巻き管とは、ステンレス鋼などの金属材料製の偏平な板材を機械加工、典型的にはプレス成形またはロール成形により作製される円管状の部材をいう。この巻き管52は、互いに対向する第1端縁52Aおよび第2端縁52Bと、を備える。第1端縁52Aと第2端縁52Bは、溶接のような金属的な接合はなされていない。つまり、巻き管52は、第1端縁52Aと第2端縁52Bとを溶接することによりシームレスパイプとすることもできるが、本実施形態における巻き管52は溶接されていない。したがって、機械加工を精度よく行ったとしても、そのままでは第1端縁52Aと第2端縁52Bの間には微小な隙間が残る。この隙間は、巻き管52の軸線方向Cの全長に沿って直線状に形成される。
【0036】
そこで、保護管51は、第1端縁52Aと第2端縁52Bの間を樹脂製の封止体55で塞ぐ。封止体55は、第1端縁52Aと第2端縁52Bの間に介在することで、第1端縁52Aと第2端縁52Bの間を埋めることで、こぼれてきた煮汁が保護管51の内部に入るのを防ぐ。封止体55は、第1端縁52Aと第2端縁52Bの間を封止するのに加えて、第1端縁52Aと第2端縁52Bを接続、例えば接着する。
【0037】
封止体55は、この封止および接続の機能に加えて調理機器に用いられることから、耐熱性を備えることが好ましい。これらの要求に応える、封止体55に好適なのは耐熱性の樹脂材料である。ここでいう耐熱性の指標としては、200℃においてその特性を維持できることである。
この樹脂材料の一例として、分岐度の高い三次元ポリマーからなるシリコーンレジン(Silicone Resin)が掲げられる。シリコーンレジン自体は固体であるが、溶液(ワニス)として提供されることで、第1端縁52Aと第2端縁52Bの間に浸入させることができる。この浸入を容易にするためには、溶液の粘度は低いことが好ましい。封止体55に適用されるシリコーンレジン(シリコーンワニス)は、250℃の耐熱性を有していることが好ましい。
【0038】
作製された保護管51の品質管理の項目の一つとして、第1端縁52Aと第2端縁52Bの間に封止体55が介在しているか否かを確認することが掲げられる。この検査は目視により行うことができるが、シリコーンレジンは無色透明であるために、目視検査では確実に封止体55を認識することが難しい。そこで、本実施形態の封止体55は、シリコーンワニスに有色塗粉を加えて着色する。この塗粉は、溶媒となるシリコーンワニスに溶解される溶質をなす。この塗粉の具体的な一例として、200℃程度の耐熱性を有する着色剤が掲げられる。
【0039】
保護管51は、図1および図6(a)に示すように、支持片53を備える。この支持片53は、図1に示すように径方向の外側に向けて突き出す前は、図4に示すように、巻き管52の軸線方向Cに延びている。座金54を支持するにあたり、軸線方向Cに延びている支持片53を径方向の外側に折り曲げることで、図1および図6(a)に示す形態の支持片53を構成させる。支持片53による座金54の支持についてより詳しくは後述する。
【0040】
図5は、保護管51の製造手順を示している。
図5(a)に示すように、機械加工により巻き管52を構成する平坦な管素材56を用意する。管素材56は、金属製の平板を打ち抜き加工およびプレス加工することで得られる。打ち抜き加工により、概ね矩形の管素材56が形成されるとともに、一例として均等間隔を空けて三つの支持片53が形成される。また、プレス加工により、突条57が形成される。
管素材56を前述した機械加工をすることにより、図5(b)に示す巻き管52が形成される。この段階における巻き管52の第1端縁52Aと第2端縁52Bの間には微小な隙間が残る。この隙間を塞ぐために、図5(c)に示すように、第1端縁52Aと第2端縁52Bの間に封止体55を介在させる。封止体55は、第1端縁52Aと第2端縁52Bの間を塞ぐのに加えて、容易に離れないように第1端縁52Aと第2端縁52Bとを接続する。
【0041】
図6(a)は本実施形態に係る保護管51による座金54の支持部分を示し、図6(b)は比較例に係る保護管151による座金54の支持部分を示す。なお、本実施形態と比較例は同じ座金54を用いている。
図6(a)において、座金54は巻き管52の上端に載せられる。この状態で三つの支持片53は径方向の外側に向けて折り曲げられることで、巻き管52に載せられる座金54が上方に移動しないように支持する。それぞれの支持片53は、座金54の内周面に設けられる三つの支持溝54A(図6(b))のそれぞれに収容されている。
以上のように、本実施形態によると、軸線方向Cに延びていた支持片53を折り曲げるという簡易な機械加工により、座金54を支持できる。
【0042】
比較例は、図6(b)に示すように、ビード加工またはバルジ加工により形成されたセミシームレスパイプによる保護管151の突条152の上に座金54が載せられる。前述したように、ビード加工またはバルジ加工は作業負荷を大きくしないと、拡径量を大きくできない。
【0043】
[検出部60]
保護管51の下端の側には、図3に示すように、検出部60が設けられている。検出部60は、調理機器に調理器が載せられていることを検出するために設けられている。検出部60は、この載せられていることの検出の裏腹として、調理機器に調理器が載せられていないことを検出できる。
検出部60は、磁界を生じさせる磁界発生器61と、磁界発生器61からの磁界を検出する磁界検出経路71と、を備えている。磁界発生器61は、保護管51に取り付けられ、保護管51に対して位置が固定される。磁界検出経路71は、調理器の有無に応じて、保護管51の内部を昇降する。昇降による磁界発生器61と磁界検出経路71との関係については後述する。
【0044】
[磁界発生器61]
磁界発生器61は、図3に示すように、保護管51の外周に固定されている。磁界発生器61からの磁界は、磁界検出経路71の位置に応じて、磁界検出経路71に作用する。
磁界発生器61は、磁界発生を担う永久磁石63と、永久磁石63を保護管51の所定位置に保持する磁石ホルダ65と、を備える。
【0045】
永久磁石63は、磁界検出経路71に磁界が達する磁力を有している限り、その材質は任意である。例えば、フェライト永久磁石の他に、Sm-Co系、Nd-Fe-B系などの希土類磁石を用いることができる。調理機器に用いられる磁界発生器61は150℃程度まで加熱されるので、キュリー点を考慮する必要がある。ただし、フェライト永久磁石(450℃)、Sm-Co系(750℃)、Nd-Fe-B系(850℃)などの希土類磁石のキュリー点は150℃を凌駕する。
また、磁界発生器61は焼結体からなる永久磁石に限らず、磁石粉を樹脂に分散させたボンド磁石を用いることもできる。さらに、磁界発生器61において、磁界の発生を担うことができれば、永久磁石に限らず、電磁石を用いることもできる。
【0046】
磁界発生器61は、例えば樹脂材料からなる磁石ホルダ65に収容された状態で、保護管51に固定される。前述したように、保護管51は非磁性体であるオーステナイト系のステンレス鋼(JIS SUS304)で構成されているので、磁界発生器61からの磁界は、磁石ホルダ65および保護管51を通過して磁界検出経路71の位置によって磁界検出経路71まで達する。
【0047】
[磁界検出経路71]
磁界検出経路71は、磁界発生器61からの磁界を受けることで電気回路のON/OFFの切り替えを行う。このON/OFFの切り替えによって、調理器の有無を検出、判定することができる。
図3に示すように、磁界検出経路71は、検出素子73と、検出素子73に電気的に接続される一対のリード線75A,75Bと、検出素子73およびリード線75A,75Bを内部に収容する素子収容管77と、を備えている。これらの要素を備える磁界検出経路71は、前述した保護管51の内部に収容される。
【0048】
検出素子73として、好適な一例として、リードスイッチが適用される。リードスイッチは、一対の強磁性体リードが所定の接点間隔を持って、ガラス管の中に封入されている。一対の強磁性体リードは、検出素子73の径方向に磁界発生器61からの磁界を受けると磁化され、それぞれの自由端が互いに接触することで、磁気的な回路が閉ざされる(ON)。また、磁界を消去すればそれぞれのリードの弾性により、接触が解かれることで、磁気的な回路は開かれる(OFF)。
検出素子73は、継線30A,30Bの間に挟み込まれており、継線30A,30Bにより水平方向Hに支持されている。
ここでは、磁界検出経路71としてリードスイッチを例に説明したが、磁界発生器61からの磁界を検出できるものであれば、本実施形態に適用できる。例えば、ホール素子、磁気抵抗効果素子などがこれに該当する。
【0049】
リード線75A,75Bは、それぞれの一端が検出素子73の一対の強磁性体リードと電気的に接続され、それぞれの他端が継線30A,30Bと電気的に接続される。したがって、継線30Aと継線30Bの間に、リード線75A、検出素子73およびリード線75Bを備える電気的な経路が跨って構成される。この構成によれば、検出素子73は感熱体11と電気的に並列に接続される。この磁界検出に関わる電気的経路(以下、磁界検出経路)において、継線30A、感熱素子10および継線30Bからなる温度検出に関わる電気的経路(以下、温度検出経路)を電気的に繋ぐ。
【0050】
継線30A,30Bは、感熱体11における電気抵抗値を検出するための、図示が省略される検出器と感熱体11とを電気的に接続するための線路である。本実施形態においては、この検出器が検出素子73によるON/OFFの動作により調理器107が五徳106上に載せられているか否かを検出できる。すなわち、この検出器は、検出素子73が開かれ非導通(OFF)であるときには五徳106に調理器107が載せられており、検出素子73が閉じられ導通(ON)しているときには五徳106上に調理器107が載せられていないことを検出できる。調理器107の検出有無の具体的な手法は後述される。
【0051】
次に、素子収容管77は、検出素子73およびリード線75A,75Bを内部に収容した状態で、保護管51の内部を昇降する。この素子収容管77の昇降は、本実施形態においては、調理器107が五徳106から除かれるときと調理器107が五徳106に載せられるときに生ずる。
【0052】
素子収容管77は、保護管51の内部であってかつ鉛直方向Vの所定領域において、保護管51に摺動可能に保持されている。素子収容管77は、検出素子73およびリード線75A,75Bを収容したままで、この摺動を伴う昇降運動を行う。
素子収容管77の内部において、継線30Aと継線30Bは、検出素子73を挟持するだけの間隔を隔てて配置される。継線30Aとリード線75Aは鉛直方向Vの上方において接続端子79Aで接続され、継線30Bとリード線75Bは鉛直方向Vの下方において接続端子79Bで接続される。それぞれの接続端子79A,79Bは、対応する素子収容管77の内壁面に押し付けられている。また、図3の図面上では現わされていないが、検出素子73を挟む継線30A,30Bも、対応する素子収容管77の内壁面に押し付けられることもある。このように、継線30A,30B、検出素子73、リード線75A,75Bは、素子収容管77の内部に支持されており、素子収容管77とその収容物である検出素子73などとは、同期して昇降する。
【0053】
[温度センサ1の動作:図7図10(a)]
以上の構成を備える温度センサ1の動作、作用について図7および図10(a)を参照して説明する。
この温度センサ1が取り付けられたガスコンロ100の五徳106上に調理器107が載せられていないときは、可動体41は、図10(a)の一点鎖線で示す非搭載位置に位置する。
図7(a),(b)の上段および図10(a)に示すように、ガスコンロ100の五徳106の上に調理器107が載せられると、調理器107の底面に集熱体42が接触し、可動体41が下方Lへ移動する。このとき、図7(b)の上段に示すように、ホルダ44および保護管45も集熱体42とともにコイルばね46の弾性力に抗して移動する。そして、可動体41にはコイルばね46からの弾性力が上方U方向に加わっているので、五徳106上に調理器107が載ると、接触面42Aが調理器107に接触した状態を維持しつつ、図10(a)中の実線で示す搭載位置で停止する。調理の終了に伴って調理器107が五徳106から取り除かれると、集熱体42、ホルダ44および保護管45は、コイルばね46の弾性力により上方Uへ移動する。集熱体42などは、図7(a)の上段に示すように、ホルダ44の段差部44Cが座金54に接する非搭載位置で止まる。このように、温度センサ1においては、感熱体11を保持する可動体41が、非搭載位置と搭載位置との間で往復移動する。
【0054】
可動体41の移動は継線30の移動を伴うので、継線30に固定された磁界検出経路71もまた可動体41の移動に伴って移動する。
【0055】
図7(a)の下段は、可動体41が非搭載位置に留まっているときの、磁界検出経路71の位置を示している。このとき、磁界検出経路71の検出素子73は、磁界発生器61の永久磁石63と対峙しており、永久磁石63からの磁界の中に位置している。以下、このときの磁界検出経路71の位置を磁界照射位置と称す。
磁界検出経路71が磁界照射位置にあるとき、検出素子73は永久磁石63からの磁界を受けることで、磁気的な回路が閉じている(ON)。このとき、継線30A、感熱素子10および継線30Bで構成される温度検出経路に加えて、継線30Aと継線30Bとは、リード線75A、検出素子73およびリード線75B、つまり磁界検出経路71からなる磁界検出回路により電気的に繋がる。
【0056】
図7(b)の下段は、可動体41が搭載位置に留まっているときの、磁界検出経路71の位置を示している。このときの磁界検出経路71の位置を磁界非照射位置と称す。
このとき、磁界検出経路71の検出素子73は磁界発生器61から鉛直方向Vに離れた位置に移動しており、検出素子73は磁界発生器61から生じる磁界の範囲の外側に位置するので、検出素子73は磁気的な回路が開いている(OFF)。したがって、継線30Aと継線30Bは、磁界検出経路71による電気的な繋がりは解かれる。
【0057】
継線30Aと継線30Bとの磁界検出経路71による電気的な繋がりの有無による、調理器107が載せられているか否かの検出、判定は以下のように行われる。
磁界検出経路71が磁界照射位置にあるときには、継線30Aと継線30Bとは磁界検出経路71により電気的に繋がる。図示を省略する検出器から継線30Aに検査電流を供給し、継線30Bから感熱素子10を経た検査電流を検出器で受けるものとする。ところが、継線30Aと継線30Bとが磁界検出経路71により電気的に繋がっているために、継線30Aと継線30Bとの間に短絡が生じる。したがって、検出器は感熱素子10を経た検査電流を受けることができない。これにより、検出器は、可動体41が非搭載位置に留まっている、つまり調理器107が載せられていないことを検出、判定できる。
一方、磁界検出経路71が磁界非照射位置にあるときには、検出素子73が開いている(OFF)ので、継線30Aに供給された検査電流は、感熱素子10を経た検査電流を継線30Bから検出器で受ける。これにより、検出器は、調理器107の温度に加えて調理器107が載せられていることを検出、判定できる。
【0058】
[温度センサ1の作用・効果]
温度センサ1は保護管51が巻き管52により構成される。したがって、保護管51の状態でフランジ状に突き出す支持片53が必要な場合に、平板状の管素材56の段階で支持片53を形成しておけば、その後の工程でこの支持片53を径方向の外側に向けて折り曲げればよい。この折り曲げは負荷が小さくて足りるのに加えて、管素材56の段階における長さを任意に設定できるので、折り曲げられた後の支持片53の拡径量もまた任意に設定できる。
【0059】
次に、温度センサ1は、巻き管52の第1端縁52Aと第2端縁52Bの間を封止体55で塞いでいるので、保護管51の内部にこぼれてくる汁が入るのを阻止できる。加えて、この封止体55は巻き管52とは異なる色彩を有しているので、封止体55が設置されていることを容易に認識できる。
【0060】
本実施形態における複数、具体的には三つの支持片53が、周方向に均等な間隔を空けて設けられる。したがって、三つの支持片53は、周方向に均等な力で座金54を支持できるので、座金54が傾いたりする恐れが小さい。
【0061】
本実施形態における第1端縁52Aと第2端縁52Bは、巻き管52の軸線方向Cに沿う直線状をなしている。これは、第1端縁52Aと第2端縁52Bの間の総延長が最短であることを示しており、こぼれてくる汁が内部に入る可能性が小さいことに繋がる。
【0062】
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
【0063】
[保護管51の形態]
以上で説明した保護管51は、第1端縁52Aと第2端縁52Bが対向して配置され、かつ、対向する第1端縁52Aと第2端縁52Bの間を封止体55が埋める形態を有する。しかし、本発明における保護管はこれに限ることなく、巻き管を用い、かつ、巻き管の一対の端縁の間が樹脂材料により封止されている部材を含む。具体的に、本発明は以下で説明する形態を含む。
【0064】
[巻き管52の代替部材:図8図9
以上説明した巻き管52は軸線方向Cの一方端にフランジ状に突き出す支持片53を備えているが、本実施形態においては、図8に示すように、軸線方向Cの他方端にフランジ状に突き出す支持片59を設けることができる。
【0065】
また、以上説明した巻き管52における第1端縁52Aと第2端縁52Bは、巻き管52の軸線方向Cに沿う直線状をなしている。しかし、本実施形態においては、これに限らず、例えば図9(a)に示すように凹凸状の第1端縁52Aと第2端縁52Bにすることができるし、図9(b)に示すように直線状ではあるが第1端縁52Aと第2端縁52Bが軸線方向Cに傾いていてもよい。
図9(a)および図9(b)の例は、第1端縁52Aと第2端縁52Bの間の総延長が長くなるので、図示を省略する封止体55による接着力を大きくできる利点がある。
【0066】
[封止体55の代替材料]
封止体55としてシリコーンレジンが例示されているが、これは本発明における一例に過ぎない。例えば、RTV(Room Temperature Vulcanizing:室温硬化型)などの液状ゴム類、エポキシ樹脂類、無機接着剤類および金属ペースト類を用いることもできる。
【0067】
[温度センサ1の用途]
さらに、温度センサ1の用途として示したガスコンロ100はあくまで本発明の一例にすぎず、加熱対象物と接触して温度を測定する機器に広く適用できる。例えば、電磁調理器、電気炊飯器、ポット、コーヒーメーカなどが掲げられる。
電気炊飯器200に適用される例を図9(b)に示す。電気炊飯器200は、内部に炊飯用の飯器203を収納し得るように構成され且つ空間部204を有する二重構造の筐体201と、筐体201の上部開口を開閉自在に覆蓋する蓋体202と、を備えている。
筐体201は、合成樹脂の一体成形品からなる外ケース205と、合成樹脂製の有底筒状の保護枠206と、底壁を構成する合成樹脂製の皿形状の底ケース207とによって構成されている。
保護枠206の底面中央部には、飯器温度を測定するための温度センサ1がセンサ保持孔208に保持されている。
【符号の説明】
【0068】
1 温度センサ
10 感熱素子
11 感熱体
12 電極
13 リード線
14 芯線
15 絶縁被覆
16 保護層
30 継線
30A,30B 継線
31 芯線
33 絶縁被覆
40 センサ保持体
41 可動体
42 集熱体
42A 接触面
42B 裏面
43 収容筒
43A 上端部
43B 下端部
44 ホルダ
44A 上端部
44B 下端部
44C 段差部
44E 開口部
45 保護管
45A 上端部
45B 空隙
45C 下端部
46A 上端部
46B 下端部
47 絶縁チューブ
51 保護管
52 巻き管
52A,52B 第1端縁,第2端縁
53 支持片
54 座金
54A 支持溝
55 封止体
56 管素材
57 突条
60 検出部
61 磁界発生器
63 永久磁石
65 磁石ホルダ
71 磁界検出経路
73 検出素子
75A,75B リード線
77 素子収容管
79A,79B 接続端子
100 ガスコンロ
106 五徳
107 調理器
108 底面
151 保護管
151 セミシームレスパイプ
152 突条
200 電気炊飯器
201 筐体
202 蓋体
203 飯器
204 空間部
205 外ケース
206 保護枠
207 底ケース
208 センサ保持孔
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
【手続補正書】
【提出日】2022-05-16
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
測定対象の有無および温度を検出するための温度センサであって、
前記測定対象の温度を検出する感熱体と、前記感熱体と電気的に繋がる一対の電線と、を備える感熱部と、
前記感熱部の移動に応じて前記測定対象の有無を検出する検出部と、
一対の前記電線が挿通される保護管と、を備え、
前記保護管は、
互いに対向する第1端縁と第2端縁を有する金属材料製の巻き管から構成され、
前記巻き管の前記第1端縁と前記第2端縁の間を塞ぐ、着色された透明な樹脂材料からなり、前記巻き管と異なる色彩を有する封止体を備える、
ことを特徴とすることを特徴とする温度センサ。
【請求項2】
前記封止体は、前記第1端縁と前記第2端縁を接着する、
請求項1に記載の温度センサ。
【請求項3】
前記保護管は、
前記巻き管の軸線方向の少なくとも一方端に、径方向の外側に向けて突き出し、前記巻き管と一体をなす、単数または複数のフランジ状部材を備える、
請求項1または請求項2に記載の温度センサ。
【請求項4】
複数の前記フランジ状部材は、
周方向に所定の均等間隔を空けて設けられる、
請求項3に記載の温度センサ。
【請求項5】
前記第1端縁と前記第2端縁は、前記巻き管の軸線方向に沿う直線状をなす、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の温度センサ。
【請求項6】
測定対象の有無および温度を検出するための請求項1~請求項5のいずれか一項に記載の温度センサを備えることを特徴とする調理機器。