JP2008215741A - レンジフード - Google Patents

Abstract

【課題】加熱調理器の使用に連動して自動的に運転し、且つバーナの使用状態に応じて自動的に排気能力を調節する。
【解決手段】加熱調理器３の上方に設置されたレンジフードにおいて、前記レンジフードの下部の加熱調理器３に対向する面に設置され、前記加熱調理器３の複数のバーナの温度と位置を計測する複数の素子を内蔵し形成された熱起電力型温度センサ４を有し、制御装置１１によりバーナの点火及び消火を検知し、バーナの点火数に応じてモータ駆動部１５でモータ１６の回転数を制御して排気能力を制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、台所の加熱調理器の上方に取り付けられるレンジフードの自動運転に関わるものである。

従来、この種のレンジフードはガスコンロやＩＨヒーターなどの加熱調理器の上方に設置し、使用者が加熱調理器のバーナやヒータ（以下バーナで説明）を点火して調理を行うときに、レンジフードの運転スイッチをオンしてレンジフードを運転させ、調理によって発生する熱気や水蒸気や臭い及び油煙などを屋外に排出するもので、調理終了でバーナをオフにし、しばらくしてレンジフードの運転スイッチをオフする使い方が通常であるが、利便性を高めるためにレンジフードの自動運転について特許文献１に示すものが提案されている。

特許文献１に示すものは、検知素子に熱変化で電気信号が得られる焦電型熱検知素子を用いて台所用換気扇に近づいた人を検知することにより、焦電型熱検知素子をモータで回転させ、レンジ面の２次元の熱画像を得て、この熱画像内に高温部を検知したとき、レンジが使用（バーナが点火）されていると判断して換気扇を運転させるものである。

また、熱画像によりレンジの使用状況を判断して、換気扇のファンの回転速度を可変することも記載されている。
特開平５−１０５６１号公報

このような方式は、焦電型熱検知素子を回転させる機械的可動部が必要であり、油煙で可動部が固着するなどの故障のおそれがあった。また、熱画像により加熱調理器の使用状況を判断する方法は、漠然とした判断になりバーナが何個使われているかを明確に判断することは困難である。また、加熱調理器に加熱防止機能は必ず装備されているが、仮に本機能が機能しなくなった場合にはレンジフード側で過度の加熱を検知することが出来なかった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、機械的可動部がないため故障が少なく、耐久性に優れた、バーナの使用個数に応じて確実に排気量を制御できるレンジフードを提供することを目的としている。

また、加熱調理器の上方に設置された位置からバーナの温度と温度変化が生じている位置を正確に検知できるために、調理時における過度の加熱を検知することができるレンジフードを提供することを目的としている。

本発明のレンジフードは上記目的を達成するために、複数のセンサ素子を内蔵し形成された熱起電力型温度センサを備え、この温度センサの検知する温度および位置情報を演算処理をして、加熱調理器の複数のバーナのそれぞれの使用状況を検知することでバーナ毎の点火、消火を確実に検知し、この検知結果に応じてレンジフードを自動運転させるものである。

この手段により、検知部に可動部がないレンジフードを提供することができ、点火しているバーナ数やバーナ周辺の絶対温度を高精度に検知できるレンジフードを提供できる。

本発明によれば可動部がないため、故障が少なく耐久性に優れたレンジフードを提供できる。

また、点火しているバーナの数とバーナ周辺の絶対温度を検出でき、加熱調理器の過度の加熱を防止するレンジフードを提供できる。

本発明の請求項１に記載の発明は、加熱調理器の上方に設置され、モータにより駆動される排気ファンを備えたレンジフードにおいて、前記レンジフードの下部の加熱調理器に対向する面に設置され、前記加熱調理器の複数のバーナの温度と位置を計測する複数の素子を内蔵し形成された熱起電力型温度センサを有し、前記熱起電力型温度センサの検知する温度と位置情報を演算処理して前記複数のバーナの加熱状態の有無を判断し、前記の判断結果により前記モータ駆動部を介して前記モータを駆動もしくは停止させる制御装置とを備えたことを特徴としたレンジフードである。

このことにより、加熱調理器の使用に連動してレンジフードを確実に自動的に運転できる。

本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１のレンジフードにおいて、制御装置は温度センサが検知する温度の勾配が正の所定値以上であるときバーナが加熱状態であると判断してモータを駆動させることを特徴としている。

このことにより、バーナの加熱開始により自動的にレンジフードの運転を始動させることができる。

本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１のレンジフードにおいて、制御装置は温度センサが検知する温度の勾配が負の所定値以上であるときバーナが加熱停止状態であると判断してモータを停止させることを特徴としている。

このことにより、バーナの加熱停止により自動的にレンジフードの運転が停止できる。

本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１のレンジフードにおいて、制御装置は温度センサが検知する温度が所定値を超えて急激に増加し、以後飽和温度に達し、その後温度が減少することを検知したとき、もしくは温度の勾配が負の所定値以上を検知したときバーナが加熱停止状態であると判断してモータを停止させることを特徴としている。

このことにより、バーナの加熱停止により自動的にレンジフードの運転が停止できる。

本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１のレンジフードにおいて、モータ駆動部はモータの回転数を制御する機能を備え、加熱されているバーナの数に応じたモータの回転数をモータ駆動部に指示することを特徴としている。

このことにより、加熱調理の量に応じた適正な加熱空気の排出ができる。

本発明の請求項６に記載の発明は、請求項５のレンジフードにおいて、制御装置はタイマー機能を備え、加熱されている最初のバーナを検知したときから所定時間はモータの回転数が最大となるようモータ駆動部に指示することを特徴としている。

このことにより、レンジフードの駆動の遅れによる残臭を素早く排出できる。

本発明の請求項７に記載の発明は、請求項５のレンジフードにおいて、制御装置はタイマー機能を備え、加熱されているバーナの数が減少したことを検知したときに所定時間後にモータ回転数を減少させることをモータ駆動部に指示することを特徴としている。

このことにより、残臭を素早く排出できる。

本発明の請求項８に記載の発明は、請求項５のレンジフードにおいて、制御装置はタイマー機能を備え、加熱が停止された最後のバーナを検知したときから所定時間はモータの駆動を維持するようモータ駆動部に指示することを特徴としている。

このことにより、残臭を素早く排出できる。

本発明の請求項９に記載の発明は、請求項１のレンジフードにおいて、制御装置は加熱調理器へ情報を伝達する送信部を備え、前記温度センサが検知した温度が所定値を超えて急激に増加し、以後飽和温度に達したとき、前記加熱調理器へ加熱停止信号を送信することを特徴としている。

このことにより、加熱調理機器の熱源を停止させることで、加熱調理機器の過度の過熱を防止することができる。

本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項９のレンジフードにおいて、制御装置は前記温度センサが検知した温度が所定値を超えて急激に増加し、以後飽和温度に達したとき、前記加熱調理器へ加熱停止信号を送信するとともに、モータを停止させることを特徴としている。

このことにより、過熱時に加熱調理機器の熱源とレンジフードの運転を停止させることで、過熱を最小限に抑制することができる。

本発明の請求項１１に記載の発明は、請求項１または９または１０のレンジフードにおいて、制御装置は温度状態を表示する温度表示部を備えたことを特徴としている。

このことにより、使用者は加熱容器やバーナの温度を知ることができ、過熱防止の効果が期待できると共に天ぷらなどの調理のときに油温を過熱させず、油温が適正であるかどうかを確認できる。

本発明の請求項１２に記載の発明は、請求項１〜１１のレンジフードにおいて、制御装置は運転状況を音声出力する音声出力部を備えたことを特徴としている。

このことにより、使用者はレンジフードの表示部を見なくても運転状態を認識することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１のレンジフードの一般的な設置例を示す図である。レンジフード１は、壁２に接して加熱調理器３の上方に設置されている。加熱調理器３の上部にはバーナＡ、Ｂ、Ｃが設けられている。ここで、バーナと記載してあるが、加熱調理器３はガスコンロに限定するものではなく、電気を熱源とするＩＨコンロでも使用可能である。この図は、左側の壁の例であるが、住居の間取りにより、壁が右にある場合もあり得る。

図２は、本発明の実施の形態１におけるレンジフードの外観図であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は側面図、図２（ｃ）は上面図を示している。

図３は、熱起電力型温度センサ４の素子の内部配列を示すイメージ図である。熱起電力型温度センサ４は通称サーモパイルとも呼ばれ、２種類の金属で構成されたセンサ素子が遠赤外線を検出すると、互いの金属接点間に起電力を発生するものであり、熱起電力型温度センサ４内部に縦横の計測軸を持つように、素子９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが同一センサ内に配置されている。また、センサ素子の中心、つまりは、素子９ｂ、９ｃ、１０ｂ、１０ｃの中心がバーナＡ、Ｂ、Ｃの中心を検出できるよう配置されている。

なお、熱起電力型温度センサ４の計測軸５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄおよび計測軸６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは、計測領域を特定するため、できるだけ計測放射角度が小さいものを用いる。

レンジフード１の下部にはフィルタ８が設けられており、その上部には図示しないがモータで駆動される排気ファンが装備されており、この排気ファンが回転することにより、下部に滞留する水蒸気や熱気、油煙を屋外に排出する。

図４はレンジフードの電気的な構成を示すブロック図、図５は制御装置の表示部（運転表示部１３と温度表示部１４）の外観を示す図である。表示部はレンジフード１の前面に設けられている。

図４において、制御装置１１は、ＣＰＵ１２と運転表示部１３と温度表示部１４とで構成され、ＣＰＵ１２の入力には前述の熱起電力型温度センサ４が接続され、出力側にはモータ駆動部１５が接続されている。

モータ駆動部１５はＣＰＵ１２の指示でモータ１６の発停と回転数を制御する。

運転表示部１３は図５に示すようにモータ１６の運転状態を強、中、弱の運転ランプで表示する。

また、温度表示部１４は、前述のＡ、Ｂ、Ｃのバーナもしくは調理容器の温度の最大値もしくは平均値を表示し、音声出力部１７は、モータ１６の運転開始時や停止時を音声で使用者に知らせたり、また油使用時などの異常過熱時に音声で使用者に警告を促す。

この制御装置１１の後述する動作は、ＣＰＵ内のカウンターやＲＡＭ、ＲＯＭが共働するＣＰＵのプログラムの形態で実施される。

以上の構成において次に、バーナの点火状態と消火状態の検出の方法について図６〜図８を用いて説明する。

図６はバーナの点火及び消火の検知動作を説明するための図、図７はバーナの消火の検知動作を説明するための図であり、図８はバーナの点火及び消火とレンジフードの動作の関係を示す図である。

まず、図６について説明する。この図はバーナＡで調理をする場合の例である。図６（ａ）は時間軸上にバーナの点火と消火の状態を示し、図６（ｂ）は同様に熱起電力型温度センサ４が検知する加熱料理器３のエリア毎５ａ〜５ｄ、６ａ〜６ｄの温度推移を示し、図６（ｃ）は同様に制御装置１１が処理する調理容器の温度勾配（単位時間当たりの温度変化）を示し、図６（ｄ）は同様にレンジフード１の排気運転の強さの推移を示す。

時刻ｔ１でバーナが点火されると図６（ｂ）のようにエリア５ａ、５ｂの検知温度は上昇し沸騰点で平行となり、時刻ｔ３でのバーナの消火により漸次低下する。５ｃ、５ｄ、６ａ〜６ｄは温度変化は生じない。

この図６（ｂ）に示す温度推移をＣＰＵ１２は、単位時間当たりの温度変化として演算処理し図６（ｃ）に示すような結果を得る。

すなわち、点火の時刻ｔ１からやや遅れて温度勾配（正）は急激に増加、増大して安定し、沸騰に近づくとほぼゼロになる。さらに消火の時刻ｔ３以降は負の勾配となり、その絶対値は漸次減少する。ここで、急激に増加、増大とは、温度が所定値ｋ１を超えて増加、増大、すなわち、１０℃／ｍｉｎ程度以上に増加、増大した場合をいう。

以上の推移の過程でＣＰＵ１２は、温度勾配が正の所定値ｋ１に達した時刻ｔ２にバーナが点火されたと判断し、温度勾配が負の所定値ｋ２に達した時刻ｔ４においてバーナが消火されたと判断する。

ここで、調理開始時に発生する温度勾配正の所定値ｋ１は目安として１０℃／ｍｉｎ以上、調理終了時の温度勾配負の所定値ｋ２は２℃／ｍｉｎ以上が望ましい。また、正負の温度勾配が異なる理由として、調理終了時は必ず残熱が生じるため、負の温度勾配は正の温度勾配に対して低めに設定してある。

以上の判断結果に基づいてＣＰＵ１２は図６（ｄ）示すような指示をモータ駆動部１５に与えモータ１６を制御する。

すなわち、レンジフード１の排気運転は時刻ｔ２において、強運転され、所定時間Ｔ１後に弱運転になる。この所定時間の強運転は滞留した熱気を迅速に排出するためである。所定時間Ｔ１としては、例えば、３分程度である。

また、時刻ｔ４からの所定時間Ｔ２後にレンジフード１の排気運転は停止される。この所定時間は残留した熱気のほか調理の残臭を排出するためであり、約３分程度で十分であるが、これに限定するものではなく、設置される部屋の広さに応じて異なる。

次に消火と同時に調理容器を取り除いた場合のバーナの消火状態の検出の方法について図７を用いて説明する。

図はバーナの消火の検知動作を説明するための図であり図７（ａ）〜図７（ｄ）は、前述の図６（ａ）〜図６（ｄ）に対応したものである。

図で、時刻ｔ５において消火とともに加熱容器をバーナから食卓などへ移動したときに熱起電力型温度センサ４はバーナの温度を検知するので、エリア５ａ、５ｂが急激に高温（２００〜３００℃）になり、以後漸次減少する図７（ｂ）に示す。

従って温度勾配図７（ｃ）は瞬時正から一転して負になりその絶対値は漸次減少する。ＣＰＵ１２は温度が急激に上昇した後に飽和に達し、以後に低減することを検知するかもしくは、温度の勾配が負の所定値Ｋ３を検知したとき（いずれでもよい）に消火が行われたと一端判断するが余裕所定時間Ｔ３の経過後に最終的な判断を行う。ここで、温度勾配負の所定値ｋ３は、前述のｋ２と同等の２℃／ｍｉｎ以上が望ましい。

この余裕時間Ｔ３は、一端移動された加熱容器が再びバーナに戻されたときの誤判断を避けるためである。

バーナの消火を最終的に判断するとレンジフード１は時刻ｔ６から図６での説明と同様に所定時間Ｔ４の後に運転が停止される。

次に複数のバーナで点火及び消火が行われた場合のレンジフード１の運転動作について図８を用いて説明する。

図８は複数のバーナの点火及び消火とレンジフードの動作の関係を示す図である。

点火及び消火の動作とその検知には時間のずれがあり。従ってレンジフード１の排気運転動作も時間ずれが生じるが、ここでは説明をわかりやすくするため時間ずれがないものとして説明する。

図８（ａ）は３個のバーナＡ、Ｂ、Ｃの点火及び消火の推移を示し、図８（ｂ）は熱起電力型温度センサ４が検知する加熱料理器３のエリア毎５ａ〜５ｄ、６ａ〜６ｄの温度推移を示し、図８（ｃ）はレンジフード１の排気運転（以下この図の説明では運転）の状態を示す。図において、時刻ｔ７でバーナＡが点火すると運転は強運転で所定時間Ｔ５運転され、その後、弱運転となる。

時刻ｔ８でバーナＢが点火されると運転は中運転となる。さらに、時刻ｔ９でバーナＣが点火されると運転は強運転になる。時刻ｔ１０でバーナＡが消火すると所定時間Ｔ６後に運転は中運転になり、時刻ｔ１１でバーナＢが消火すると時間Ｔ７後に運転は弱運転になり、さらに、時刻ｔ１２でバーナＣが消火すると所定時間Ｔ８後に運転は停止となる。

以上のようにバーナの点火数に応じて排気運転はその排気能力が制御されるが、点火しているバーナの数が減少したときは、所定時間は前の状態を保つようにして残臭を迅速に排気するようにしている。ここで、所定時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８としては、例えば、３〜５分程度である。

以上説明した中での所定時間や余裕時間は、制御装置１１のタイマー機能としてＣＰＵ１２のプログラムにより容易に実施することができる。

このように本発明は、可動部がないため、故障が少なく耐久性に優れ、バーナの数を確実に検知できるため、適正な排気量が自動的に設定され、調理容器もしくは調理部の温度を確認しながら調理ができるレンジフードを提供することができる。

また、その他の構成として図９について説明する。前述に記載の内容と同じ内容の箇所は同符号を用いて説明する。

熱起電力型温度センサ４が検出した測定データから調理の状況をＣＰＵ１２が認識し、加熱調理器３へ加熱停止信号１８を送信する送信部１９を備え構成する。加熱調理器３に設けられた受信部２０が加熱停止信号１８を受信し、加熱調理器制御部２１へ情報を伝達し、加熱調理器３の運転を制御する。ここで、省施工の観点から、無線による情報伝達が望ましいが、これに限定するものではなく、有線による信号伝達方式でも良い。

上記構成において、熱起電力型温度センサ４が検知する温度が約３５０度相当を検出した場合、送信部１９から送信された加熱停止信号１８を受信部２０が受信し、加熱調理器制御部２１が認識し、加熱動作を停止するか、もしくは、同時にレンジフード１の運転も停止する。

ここで、検知温度を約３５０度としているが、これに限定するものではなく、例えば油の発火温度約３６０度以下に設定するように任意に設定することができる。

このように、加熱調理器の上方に設置されたレンジフードが調理の状況を検出し、異常状態と認識した場合には、加熱調理器の運転を停止したり、レンジフードの運転を停止することにより、過熱を緩和、防止するとともに、仮に過熱したとしても、レンジフードが運転し続けることによって排気ダクト等を通じての過熱を緩和、防止する調理システム機器を提供することができる。

本発明のレンジフードは故障が少なく耐久性に優れた、適正な排気量が自動的に設定されるレンジフードを提供できるため家庭用の用途のほか、食堂やホテルなどの業務用の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１のレンジフードの設置例を示す図 本発明の実施の形態１におけるレンジフードの外観図（（ａ）同正面図、（ｂ）同側面図、（ｃ）同上面図） 本発明の実施の形態１における熱起電力型センサの内部構成図 本発明の実施の形態１における電気構成を示すブロック図 同、制御装置の表示部の外観を示す図 同、バーナの点火及び消火の検知動作を示す図（（ａ）時間軸上にバーナの点火と消火の状態を示す図、（ｂ）同熱起電力型温度センサ４が検知する加熱料理器３のエリア毎５ａ〜５ｄ、６ａ〜６ｄの温度推移を示す図、（ｃ）同制御装置１１が処理する調理容器の温度勾配（単位時間当たりの温度変化）を示す図、（ｄ）同にレンジフード１の排気運転の強さの推移を示す図） 同、バーナの消火の検知動作を示す図（（ａ）時間軸上にバーナの点火と消火の状態を示す図、（ｂ）同熱起電力型温度センサ４が検知する加熱料理器３のエリア毎５ａ〜５ｄ、６ａ〜６ｄの温度推移を示す図、（ｃ）同制御装置１１が処理する調理容器の温度勾配（単位時間当たりの温度変化）を示す図、（ｄ）同レンジフード１の排気運転の強さの推移を示す図） 同、複数のバーナの点火及び消火とレンジフードの動作の関係を示す図（（ａ）同３個のバーナＡ、Ｂ、Ｃの点火及び消火の推移を示す図、（ｂ）同熱起電力型温度センサ４が検知する加熱料理器３のエリア毎５ａ〜５ｄ、６ａ〜６ｄの温度推移を示す図、（ｃ）同レンジフード１の排気運転の状態を示す図） 本発明の実施の形態１の他の例における電気構成を示すブロック図

符号の説明

１ レンジフード
３ 加熱調理器
４ 熱起電力型温度センサ
１１ 制御装置
１４ 温度表示部
１５ モータ駆動部
１６ モータ
１７ 音声出力部

Claims (12)

1. 加熱調理器の上方に設置され、モータにより駆動される排気ファンを備えたレンジフードにおいて、前記レンジフードの下部の加熱調理器に対向する面に設置され、前記加熱調理器の複数のバーナの温度と位置を計測する複数の素子を内蔵し形成された熱起電力型温度センサを有し、前記熱起電力型温度センサの検知する温度と位置情報を演算処理して前記複数のバーナの加熱状態の有無を判断し、前記の判断結果により前記モータ駆動部を介して前記モータを駆動もしくは停止させる制御装置とを備えたことを特徴としたレンジフード。
2. 制御装置は温度センサが検知する温度の勾配が正の所定値以上であるときバーナが加熱状態であると判断してモータを駆動させることを特徴とした請求項１に記載のレンジフード。
3. 制御装置は温度センサが検知する温度の勾配が負の所定値以上であるときバーナが加熱停止状態であると判断してモータを停止させることを特徴とした請求項１に記載のレンジフード。
4. 制御装置は温度センサが検知する温度が所定値を超えて急激に増加し、以後飽和温度に達し、その後温度が減少することを検知したとき、もしくは温度の勾配が負の所定値以上を検知したときバーナが加熱停止状態であると判断してモータを停止させることを特徴とした請求項１に記載のレンジフード。
5. モータ駆動部はモータの回転数を制御する機能を備え、加熱されているバーナの数に応じたモータの回転数をモータ駆動部に指示することを特徴とした請求項１に記載のレンジフード。
6. 制御装置はタイマー機能を備え、加熱されている最初のバーナを検知したときから所定時間はモータの回転数が最大となるようモータ駆動部に指示する請求項５に記載のレンジフード。
7. 制御装置はタイマー機能を備え、加熱されているバーナの数が減少したことを検知したときに所定時間後にモータ回転数を減少させることをモータ駆動部に指示する請求項５に記載のレンジフード。
8. 制御装置はタイマー機能を備え、加熱が停止された最後のバーナを検知したときから所定時間はモータの駆動を維持するようモータ駆動部に指示する請求項５に記載のレンジフードファン。
9. 制御装置は加熱調理器へ情報を伝達する送信部を備え、前記温度センサが検知した温度が所定値を超えて急激に増加し、以後飽和温度に達したとき、前記加熱調理器へ加熱停止信号を送信することを特徴とした請求項１に記載のレンジフード。
10. 制御装置は前記温度センサが検知した温度が所定値を超えて急激に増加し、以後飽和温度に達したとき、前記加熱調理器へ加熱停止信号を送信するとともに、モータを停止させることを特徴とした請求項９に記載のレンジフード。
11. 制御装置は温度状態を表示する温度表示部を備えたことを特徴とする請求項１または９または１０に記載のレンジフード。
12. 制御装置は運転状況を音声出力する音声出力部を備えたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のレンジフード。

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