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技術 電気機器の制御方法とそれに用いる安全装置

出願人 タイガー魔法瓶株式会社
発明者 辻永義仁
出願日 2006年9月8日 (13年0ヶ月経過) 出願番号 2006-244642
公開日 2008年3月21日 (11年5ヶ月経過) 公開番号 2008-061903
状態 特許登録済
技術分野 加熱調理器
主要キーワード 取り付け条件 断熱内 前回温度 補修内容 現在動作モード 事前動作 設置向き 省エネランプ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2008年3月21日)のものです。
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図面 (8)

課題

実異常に繋がる制御の応答不良を基に、実異常に関連する回路開成して、実異常への移行の早期回避と補修なしでのユーザの再使用防止とが図れるようにする。

解決手段

電気機器動作制御する制御手段34aが制御を行ったときの応動不良に対し、制御手段34aは手動復帰機能型または復帰機能なしの感熱開成要素75を、それに並設した発熱体76に通電発熱させることにより開成させて少なくとも応動不良に関連する給電回路77を開成することにより、上記の目的を達成する。

概要

背景

加熱源を持った電気機器、例えば電気ポット電気炊飯器などでは、何らかの制御異常や動作異常によって異常過熱となった場合に温度ヒューズ溶断して電源を断ち、焼け焦げ発火などの原因になったりまわりに影響したりしないようにすることがなされている(例えば、特許文献1、2参照。)。

また、別に、温度ヒューズとしての低融点金属および発熱体と、電圧を検知して前記発熱体に通電する検知素子とを持ち、任意の電圧を検知して低融点金属を溶断させられるようにした保護素子も知られている(例えば、特許文献3参照。)。
特開平8−215046号公報
特開2000−139708号公報
特開平7−153367号公報

概要

実異常に繋がる制御の応答不良を基に、実異常に関連する回路開成して、実異常への移行の早期回避と補修なしでのユーザの再使用防止とがれるようにする。電気機器を動作制御する制御手段34aが制御を行ったときの応動不良に対し、制御手段34aは手動復帰機能型または復帰機能なしの感熱開成要素75を、それに並設した発熱体76に通電し発熱させることにより開成させて少なくとも応動不良に関連する給電回路77を開成することにより、上記の目的を達成する。

目的

本発明の目的は、このような新たな知見および想到に基づき、実異常に繋がる制御の応答不良を基に給電を停止して、実異常への移行の早期回避と補修なしでのユーザの再使用防止とが図れる電気機器の制御方法とそれに用いる安全装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

電気機器動作制御する制御手段が制御を行ったときの応動不良に対し、制御手段は手動復帰機能型または復帰機能なしの感熱開成要素を、それに並設した発熱体通電発熱させることにより開成させて少なくとも応動不良に関連する給電回路を開成することを特徴とする電気機器の制御方法

請求項2

制御は、電気機器の実異常に関連する制御対象に対するものである請求項1に記載の電気機器の制御方法。

請求項3

制御対象は、電気機器の少なくとも加熱源への給電オンオフするスイッチング手段である請求項2に記載の電気機器の制御方法。

請求項4

電気機器を制御する制御手段を搭載した制御基板上に、制御手段が制御を行ったときの応動不良に対し制御手段による通電制御を受けて発熱する発熱体の回路と、この発熱体の発熱によって給電回路を開成する感熱開成要素の回路とを設けたことを特徴とする電気機器の安全装置

請求項5

発熱体と感熱開成要素とは、直接または熱伝導部材を介し熱結合されている請求項4に記載の電気機器の安全装置。

技術分野

0001

本発明は、加熱源を持つなどした電気機器一般の制御方法とそれに用いる安全装置に関するものである。

背景技術

0002

加熱源を持った電気機器、例えば電気ポット電気炊飯器などでは、何らかの制御異常や動作異常によって異常過熱となった場合に温度ヒューズ溶断して電源を断ち、焼け焦げ発火などの原因になったりまわりに影響したりしないようにすることがなされている(例えば、特許文献1、2参照。)。

0003

また、別に、温度ヒューズとしての低融点金属および発熱体と、電圧を検知して前記発熱体に通電する検知素子とを持ち、任意の電圧を検知して低融点金属を溶断させられるようにした保護素子も知られている(例えば、特許文献3参照。)。
特開平8−215046号公報
特開2000−139708号公報
特開平7−153367号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかし、特許文献1、2に記載のような温度ヒューズは、電気機器が使用不能になるかそれに近いダメージを伴なう異常過熱状態、つまり実異常状態で働かせるもので、使用上の安全は図れても機器の安全を図れず、多くの場合廃品となってしまう。これに温度ヒューズの早期溶断を図って対応し補修ができるようにしても、ダメージが大きい割に対応が早期に過ぎ、補修の大きさに比して利益にはあまりならないなど問題の解決にはあまりならない。また、特許文献3に記載のものは検知素子が発熱体に通電する電圧の検知レベルを種々に設定できるものの、電圧の検知レベルが実異常レベルとなるので、異常と正常との判断基準設定に前記温度ヒューズと同様な問題を持っているといえる。

0005

ところで、本発明者は、制御基板が水に濡れマイクロコンピュータなどの制御手段が加熱源への通電をオンオフするリレーをオフできなかったり、このリレーが溶着していてオフできなかったりして、加熱源が異常過熱してしまい特許文献1、2に記載のような温度ヒューズが溶断することのあることを経験し、これへの対応につき種々検討した。

0006

その結果、このような制御手段による制御対象応動が不良で電気機器がダメージを受ける実異常の原因となることは、非常に稀であるし、対症ごとに予想されることから、制御手段が判別機能を維持している間そのような応動不良を自動判定して、従来の温度ヒューズのように実異常となるまで待たずに給電を停止して、使用継続による実異常への移行と、給電停止後の補修なしでのユーザの再使用と、の阻止が図れる技術を想到するに至った。

0007

本発明の目的は、このような新たな知見および想到に基づき、実異常に繋がる制御の応答不良を基に給電を停止して、実異常への移行の早期回避と補修なしでのユーザの再使用防止とが図れる電気機器の制御方法とそれに用いる安全装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

上記のような目的を達成するため、本発明の電気機器の制御方法は、電気機器を動作制御する制御手段が制御を行ったときの応動不良に対し、制御手段は手動復帰機能型または復帰機能なしの感熱開成要素を、それに並設した発熱体に通電し発熱させることにより開成させて少なくとも応動不良に関連する給電回路を開成することを特徴としている。

0009

このような構成では、制御手段が電気機器の動作を制御する際に応動不良があれば、手動復帰機能型または復帰機能なしの感熱開成要素を、それに並設されている発熱体に通電し発熱させることにより開成させて、少なくとも応動不良に関連する給電回路を開成して給電を停止するので、制御に対する応動不良があるのに電気機器が使用し続けられること、および感熱開成要素の手動復帰や取り替えに伴なう応動不良部の取り替えといった補修なしにユーザが再使用するような不具合を防止することができる。しかも、制御に対する応動不良は特定の原因別にて生じるので実異常を加熱手段の昇温につき閾値下げて一律に見る場合のような補修をしても頻繁に再発する不具合が回避される。また、感熱開成要素は特許文献1、2に記載の温度ヒューズのように電気機器の加熱源の近くに配置する必要はないので、ユーザが補修できるような場所を避けて異常過熱に対応できる利点がある。

0010

このような制御方法は、電気機器を制御する制御手段を搭載した制御基板上に、制御手段が制御を行ったときの応動不良に対し制御手段による通電制御を受けて発熱する発熱体の回路と、この発熱体の発熱によって給電回路を開成する感熱開成要素の回路とを設けたことを特徴とする電気機器の安全装置によって実現することができ、特に、制御基板上に制御手段と共に基板製造時点で同時に搭載されて安価に実現するし、制御基板の設置位置またはおよび制御基板への感熱形成要素設置向きや位置の違いによってユーザによる不用意な補修や改造が行われなくすることができる。

0011

制御は、電気機器の実異常に関連する制御対象に対するものである、さらなる構成では、
電気機器の実異常となる原因に対して実異常への移行を早期に停止させられる。

0012

制御対象は、電気機器の少なくとも加熱源への給電をオン、オフするスイッチング手段である、さらなる構成では、
加熱源への給電をオン、オフするスイッチング手段の何らかの理由によるオフ制御不良が原因した電気機器での異常過熱の実異常に対し、加熱源とは別の低発熱量の発熱体とそれに応動する低融点の温度ヒューズや低温応答型のものとで低電流低電圧にて対応することができる。

0013

発熱体と感熱開成要素とは、直接または熱伝導部材を介し熱結合されている、さらなる構成では、
発熱体の熱を感熱開成要素に確実に作用させて応答させられる。

0014

本発明のそれ以上の目的および特徴は、以下の詳細な説明および図面によって明らかになる。本発明の各特徴は可能な限りそれ単独で、あるいは種々な組合せで複合して採用することができる。

発明の効果

0015

本発明の制御方法によれば、制御手段が電気機器の動作を制御する際の応動不良時に感熱開成要素をそれに並設の発熱体の通電、発熱にて開成させて、応動不良に関連する給電を停止して、応動不良のまま電気機器が使用し続けられる不具合、および補修なしにユーザが再使用するような不具合を防止し、電気機器およびその使用の安全と、軽度な補修による再使用が図れる。しかも、実異常を加熱手段に原因した昇温につき閾値を下げて一律に見る場合のような補修による再使用時にも異常状態が生じやすくなるようなことがなく、電気機器の信頼性が向上する。また、感熱開成要素はユーザによる不用意な補修を避け易い位置に設けられる利点がある。

発明を実施するための最良の形態

0016

以下、本発明に係る電気機器の制御方法とそれに用いる安全装置の実施の形態について、図1図3を参照しながら詳細に説明し本発明の理解に供する。

0017

本実施の形態の電気機器は図1に示すような電気ポットの場合の一例である。しかし、これに限られることはなく、マイクロコンピュータなどの制御装置によって動作制御を行う種々な電気機器一般に本発明は適用して有効である。図1に示す電気ポットは、ステンレス鋼製の内筒4と外筒5により構成される金属製の真空二重容器3を断熱内容器として採用し、内筒4内の内容液を加熱するように真空二重容器3の一重底部3cに当てがったヒータ11を備え、これらを外装ケース2に収容して器体1を構成している。しかし、真空二重容器3の胴部が外部に露出して器体1を構成するようにしたものも提供されている。真空二重容器3の一重底部3cには内容液を器体1外に吐出する吐出路25が接続され、この吐出路25は真空二重容器3と外装ケース2との間を立ち上がり、器体1の前部に吐出口25dが臨んでいる。吐出路25の途中には電動ポンプ26が設けられ、内容液を電動にて吐出できるようにしている。これに併せ、真空二重容器3の口部3aに通じる器体1の開口12を開閉できるように覆う蓋13に手動ベローズポンプ50が設けられ、押圧板61による押圧操作で真空二重容器3内に加圧空気を吹き込み内容液を加圧して吐出路25を通じ押し出し外部に吐出させられるようにしている。

0018

吐出路25の立ち上がり部25aは透明管としてそこでの液量が器体1の図2に示す液量表示窓62から透視できるようにしている。これに併せ、吐出路25の立ち上がり部25aの上部に吐出流によって回転する羽根125aとこの羽根125aの回転数を検出するフォトカプラ125bとからなる流量センサ125を設け、吐出の開始、終了、吐出流量、吐出量、残量などが自動的に検出できるようにしている。

0019

また、器体1に収容した操作部や初期設定にて設定された動作モードに従った動作制御を行うのに図1図3に示すようなマイクロコンピュータ34aを搭載した制御基板34を図1に示すように縦置きするなどして設けているが、これもハード回路を含めた種々な機器を採用した制御手段とすることができるし、どのように設置してもよい。操作部は器体1の上端部前方へ例えば状に突出した突出部31の上面に設けた操作パネル32で構成してあり、その内側に設けられる操作基板33上の各種スイッチ類を、操作パネル32に一体形成した樹脂ばねや別体に設けられたキー部材による操作手段によって個々に押動してオン操作できるようにしているが、これも、本発明の本質的なものではなく具体的な構成は特に問うものではない。マイクロコンピュータ34aは真空二重容器3内の内容液温度を検出する温度センサ29からの温度情報の基に湯沸し通常保温、通常保温よりも低い温度での省エネ保温などの制御を行うようにしている。温度センサ29は真空二重容器3におけるヒータ11を当てがっている一重底部3cの中央に、個別に当てがってヒータ11からの熱影響なしに内容液温度を検出しやすくしてある。なお、省エネ保温としては加熱を行わないで断熱容器である真空二重容器3の保温力に頼った魔法瓶保温をも選択することができる。

0020

なお、操作パネル32は特に図示しないが、例えば、中央部に設定保温温度現在温度現在動作モード、あるいは危険報知や必要操作の促しなどを画面表示する液晶表示部、そのまわりに貯湯内容液を吐出して給湯を行う吐出キー、吐出キーによる吐出操作ロックまたはロック解除するロック・解除キー省エネモード手動設定する省エネキー、通常保温、省エネ保温中に再沸騰を行う再沸騰キー、通常保温モードでの98度保温や90度保温の別、タイマ設定時間の別などを選択する選択キー、吐出操作があったときの吐出量を設定する計量カップキー、および設定数値アップダウンするアップキーダウンキーを有している。また、ランプ表示としてはロック解除ランプ、吐出ランプ、省エネランプなどがLEDなどを利用して設けてあり、内側の操作基板33と協働して機能する。

0021

ところで、このような電気ポットでは何らかの理由でヒータ11への通電が制御できず通電しっ放しになるなどして異常過熱となり、内部が焼け焦げたり発火してまわりに危険をもたらすことが考えられることから、そのような異常過熱に際して溶断する図1に示すような温度ヒューズ71が設けられ、その溶断によってヒータ11への通電を断つようにされている。この温度ヒューズ71は図1に示すようにヒータ11の背部に設けた遮熱板73に板ばね72で押し付けるなどして取り付けヒータ11の近傍に位置し、ヒータ11の異常昇温に対する応答性を確保される。

0022

しかし、このような異常過熱は制御基板34が水に濡れてマイクロコンピュータ34aなどの制御手段が図3に示す加熱源であるヒータ11への通電をオン、オフするリレー74をオフできなかったり、このリレー74が溶着していてオフできなかったりして、ヒータ11が異常過熱するといった場合に、このようなマイクロコンピュータ34aによる制御対象であるリレー74の応動が不良で電気ポットがダメージを受ける実異常の原因となることが高い確度で予想され、マイクロコンピュータ34aが判別機能を維持している間そのような事態を自動判定して、実異常となるまで待たずに給電を停止することにより、使用継続による実異常への移行と、給電停止後の補修なしでのユーザの再使用とを阻止できるようにする。

0023

具体的には、図3に示すように電気ポットを動作制御するマイクロコンピュータ34aが制御を行ったときのリレー74などの応動不良に対し、マイクロコンピュータ34aは手動復帰機能型または復帰機能なしの感熱開成要素75を、それに並設した発熱体76に通電し発熱させることにより開成させて少なくともリレー74の応動不良に関連する給電回路77を開成する。このように、マイクロコンピュータ34aが電気ポットの動作を制御する際にリレー74に応動不良があれば、感熱開成要素75を、それに並設されている発熱体76に通電し発熱させることにより開成させて、少なくともリレー74の応動不良に関連する給電回路77を開成して給電を停止するので、制御に対するリレー74の応動不良があるのに電気ポットが使用し続けられること、および感熱開成要素75の手動復帰や取り替えに併せ、応動不良部であるリレー74の取り替えといった補修なしにユーザが再使用するような不具合と、を防止することができる。しかも、制御に対するリレー74の応動不良は非常に稀な特定の原因にて生じるので実異常をヒータ11の昇温につき閾値を下げて一律に見る場合のような補修をしても頻繁に再発する不具合はない。また、感熱開成要素75は温度ヒューズ71のように電気ポットのヒータ11の近くに配置する必要はないので、ユーザが補修できるような場所を避けて異常過熱に対応できる利点がある。

0024

もっとも、温度ヒューズ71は有効であり、上記のようなマイクロコンピュータ34aにおいて実異常への移行が予想できる応答不良以外で生じてしまう何らかの理由による万一の場合の異常過熱に際して応答することで電気ポットの使用の安全が従来通り最終的に図れる。

0025

このような制御方法を実現するのに、本実施の形態の電気ポットでは図1図3に示すように、電気ポットを制御するマイクロコンピュータ34aを搭載した制御基板34上に、マイクロコンピュータ34aが制御を行ったときのリレー74の応動不良に対しマイクロコンピュータ34aによる通電制御を受けて発熱する発熱体76の回路79と、この発熱体76の発熱によって給電回路77を開成する感熱開成要素75の回路77aとを設けた安全装置81を構成し採用している。このようにすると、安全装置81は制御基板34上にマイクロコンピュータ34aと共に制御基板34の製造時点で同時に搭載されて安価に実現するし、制御基板34の図1に示すような設置位置や、制御基板34が器体1の底部側の回路ボックス内に設けられて底蓋82などを取り外すと露出してしまうような配置であっても、その制御基板34の上面側に安全装置81を搭載しておくなどして、ユーザによるバイパス接続など不用意な補修や改造が行われなくすることができる。つまり、メーカ側での適切な補修のもとにしか再使用されなくすることができ使用および電気ポットの安全が確保できる。

0026

特に、ヒータ11への給電をオン、オフするスイッチング手段としてのリレー74の何らかの理由によるオフ制御不良が原因した電気ポットでの異常過熱の実異常に直接応動させる温度ヒューズ71の場合に比し、ヒータ11とは別の低発熱量の発熱体76とそれに応動する低融点の温度ヒューズや低温度応答型の感熱開成要素75とで低電流、低電圧にて対応することができる。また、従来から採用している温度ヒューズ71はヒータ11の近くに設置するものの、取り付け位置や取り付け状態によって異常過熱への応答性にバラツキが生じやすく、取り付け条件決定のために何回も確認検査する必要があったが、制御基板34上に並設する発熱体76と感熱開成要素75との関係がばらつきにくく安定した動作が得られるので信頼性の高いものとなる。しかも、発熱体76は専用のあるいは既設抵抗を利用することができるが、感熱開成要素75を発熱体76と熱結合させるのに図4に示すように金属板などの熱伝導板83によりそれらを熱結合した、あるいは図5に示すように互いに接触させて仮想線で示すような被覆材84にて被覆して熱結合させるなどして一体化した部品とすることで、それらの間の熱特性はさらに安定したものとなる。図5に示すように被覆材84により熱結合させるにはシュリンク包装手法を採用すればまわりとの絶縁性をも満足して簡易に実現する。また、発熱体76と感熱開成要素75を絶縁材料を介して熱結合させる場合、その絶縁材料をシリコンなどの熱伝導性の高いものを採用すれば有利である。また、図4に示す抵抗76aと復帰機能なしの温度ヒューズ75aとの組み合わせである発熱体76と感熱開成要素75との間に絶縁が必要なときは温度ヒューズ75aの側にシリコンなどの絶縁チューブを被せて抵抗の側と接触させればよい。さらに、発熱体76と感熱開成要素75とが制御基板34に搭載しにくいか、搭載が不利や問題を招くような場合は、独立の基板に搭載して結線することもできる。なお、図5に示す場合は抵抗76aである発熱体76と手動復帰型サーミスタ75bである手動復帰機能型の感熱開成要素75とを組み合わせたものとしてある。手動復帰型サーミスタ75bである感熱開成要素75は手動復帰のための図に示すような操作部75cを持ち、感熱により開成した後その操作部75cを操作することで復帰させられる。しかし、これら復帰や取替えに伴い必ずその原因となったリレー74などの取り替えといった補修を併せ行うことを必須となるので、このような補修が行われないか、行われても適正でないことが見込まれるユーザ側での補修は避けなければ成らず、その設置個所設置状態を既述したように工夫する必要がある。

0027

ところで、このように応答不良に対応する制御は、電気ポットを含む各種電気機器での実異常の原因となり、実異常への移行に関連する制御対象の応動不良一般に適用して有効であり、同一電気機器での複数の原因に対応することもできる。

0028

そこで、図3に示すようなバックアップ電源85にてバックアップした記憶手段86を利用してマイクロコンピュータ34aが応答不良として発熱体76を通電し発熱させるときの応答不良である制御対象や、それに対する制御内容などを記憶手段86に記憶しておいてメーカ側で補修する際にそれを読み出せば、安全装置81が働いたことによる補修箇所候補が複数ある場合でも、その時々の安全装置81の復帰に併せ必須となる補修箇所、補修内容が明確になるので、補修に便利である。

0029

ここで、図3に示すマイクロコンピュータ34aによる制御例について説明すると、図6に主な制御のメインルーチンを示しているように、電源オンによって初期設定が行われた後、各種センサや操作による入出力の処理が行われる。次いで、入出力およびそれに伴う動作制御に関した表示処理が行われる。続いて、初期沸騰や再沸騰を図る沸騰処理、98度や90度での通常保温や、それよりも低く、加熱停止をも含む手動設定および設定での省エネ保温を行う保温処理が行われる。さらに、導出操作による導出処理、マイクロコンピュータ34aによる制御に対する実異常の原因になったり、実異常への移行が予想される応答不良に対し安全装置81を事前動作させる応答不良処理、その他の処理が行われる。そこで、何らかの異常による異常信号がなく、電源がオフされない限り、それ以降、入出力処理以下の処理が繰り返される。

0030

図6の応答不良処理のサブルーチンの具体例は図7にリレー74を制御対象とした場合を代表して示してあり、まず、2秒ごとに温度センサ30の検出温度モニタし、前回温度よりも高くなっているときだけ、ヒータ11のオフ指令中、従ってリレー74のオフ指令中かどうかを判定する。ここでオフ指令中であるとリレー74が応答不良であると判定する。判定が応答不良であるとその時の制御対象がリレー74であることを記憶しておき、使用不可、実異常を予測しての事前処理中であることの操作パネル32への表示やブザーなどによる警告を行うのに併せ、安全装置81の発熱体76に通電し、感熱開成要素75が感熱開成する設計時間に対して安全を見込んだ所定時間か、あるいは温度センサ30の検出温度が前回温度に対し順次に降温しているかの判定などによって処理の終了を確認するまで、表示、警告、発熱体76への通電を続け、処理の終了が確認されると発熱体76への通電を停止して、事前処理終了、メーカ側出の補修必要を表示、警告するようにしている。表示、警告にユーザが気付き電源への接続を解除した時点で制御は停止する。

0031

本発明は各種電気機器のダメージとなる実異常の原因になったり、実異常に移行したりする制御の応答不良の段階で、事前対処できる。

図面の簡単な説明

0032

本発明の実施の形態に係る電気ポットの1つの例を示す前後方向での断面図である。
図1の電気ポットの半部を断面して見た正面図である。
図1の電気ポットの制御回路の主なブロック図である。
発熱体および感熱開成要素の1つの組み合わせ例を示す斜視図である。
発熱体および感熱開成要素の別の組み合わせ例を示す斜視図である。
図3の制御回路による主な動作制御の例を示すメインルーチンのフローチャートである。
図6のメインルーチンにおける応答不良処理サブルーチンのフローチャートである。

符号の説明

0033

1器体
2外装ケース
3真空二重容器
11ヒータ
29温度センサ
32操作パネル
33操作基板
34制御基板
34aマイクロコンピュータ
71温度ヒューズ
74リレー
75感熱開成要素
75a 温度ヒューズ
75b手動復帰型サーミスタ
75c 操作部
76発熱体
76a抵抗
77、77a、79回路
81安全装置
82底蓋
83 熱伝導板

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