CN104302030A - 加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种通过减小送风的压力损失并提高冷却效率，从而使风扇的送风量降低，并且容易维修的加热装置。所述加热装置包括：板(2)，配置有被加热体(1)；壳体(3)，设置在板(2)的下侧；加热体(4)，设置在壳体(3)内并覆盖有绝缘体；开口(5)和风扇(6)，设置在壳体(3)的侧面；控制部(8)，控制加热体(4)和风扇(6)，从开口(5)向风扇(6)的通道具有直线形状，板(2)和加热体(4)夹着直线形状的通道而配置。

Description

加热装置

技术领域

本发明涉及一种利用空气来冷却覆盖有绝缘体的加热体的加热装置。

背景技术

作为涉及利用空气来冷却感应加热线圈的感应加热装置的文献，已知有以下结构。

例如，专利文献1公开了一种感应加热烹饪装置，该感应加热烹饪装置包括：线圈单元，由顶板、感应加热线圈、线圈基座、多条棒状的铁氧体构成，顶板设置在本体的上表面上，感应加热线圈设置在该顶板下方，线圈基座装载该感应加热线圈，多条棒状的铁氧体相对所述感应加热线圈呈放射状地搭载在所述线圈基座内，并且使从所述感应加热线圈产生的磁力线停止向下方流动；风扇装置，设置在所述本体的内部；管道，将从该风扇装置送出的空气引导到所述线圈单元。在位于所述线圈单元下方的管道的上面设置有多个开口，从所述多个开口吹出的冷空气在线圈单元的下面碰撞，通过多孔碰撞喷流的流动来冷却感应加热线圈的内部，同时使从所述多个开口吹出的冷空气在铁氧体上碰撞，冷却从所述感应加热线圈通过热传导传递到铁氧体的热。

专利文献2公开了一种感应加热烹饪装置，该感应加热烹饪装置的特征在于，包括：顶板，装载被加热物；感应加热线圈，设置在所述顶板的下侧；线圈基座，装载所述感应加热线圈；风扇，提供流动空气以冷却所述感应加热线圈；管道，设置在所述线圈基座的下侧，并且在风路的壁面上形成使来自所述风扇的空气向所述感应加热线圈喷出的多个排风孔，所述管道的风路剖面的面积从所述风扇向所送出空气的行进方向渐渐减小。

现有技术文献

专利文献

【专利文献1】日本特开2007-266009号公报

【专利文献2】日本特开2007-200861号公报

发明内容

技术问题

专利文献1和专利文献2的送风路径均从感应加热线圈的下方送风，并且从线圈的下方90度弯曲后向外周方向送风。该结构虽然适用于薄型化的结构，但是因为送风路径弯曲而增加了压力损失，须采用送风能力高的风扇。

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种通过减小关于送风的压力损失，并提高冷却效率，从而降低风扇的送风量，并且容易修理的感应加热装置。

技术方案

为了解决上述问题，根据本发明的第一实施方式的加热装置包括：板，配置有被加热体；壳体，设置在所述板的下侧；加热体，设置在所述壳体内并覆盖有绝缘体；开口和风扇，设置在所述壳体的侧面；控制部，控制所述加热体和所述风扇，从所述开口向所述风扇的通道具有直线形状，所述板和所述加热体夹着所述直线形状的通道而配置。就加热体而言，只要能够以非接触方式加热被加热体，则对加热体没有特别的限定。作为加热体，例如能够利用类似感应线圈、发光元件等向被加热体照射电磁波的加热体。而且，更加期望的是加热体具有平板形状。作为覆盖加热体的绝缘体，可以使用能够使电磁波透过的树脂等的绝缘体。

根据此种结构，由于开口和风扇配置在壳体的侧面，所以容易维修，由于空气的通道为直线形状，压力损失小且热量难以蓄积，从而能够提高冷却性能。

而且，在上述的加热装置中，所述加热体的焦耳热在40W以上、570W以下，所述板和所述加热体之间的距离为5mm以上，风扇的流量在0.5m³/min以上、12.6m³/min以下，所述开口的面积在50cm²以上、100cm²以下。

当板和所述加热体之间的距离小于5mm时，则压力损失增大，冷却加热体的性能降低。风扇的流量小于0.5m³/min时，可能会出现加热体过热的情况，当风扇的流量大于12.6m³/min时，风扇的消耗电力增大。开口的面积优选为50cm²以上、100cm²以下，由于可以调整开口的面积以使相对发热量的适当流量的空气进入，所以能够有效地冷却加热体。开口的面积小于50cm²时，由于吸气而导致压力损失增加，从而降低了冷却加热体的能力。开口的面积大于100cm²时，由于在加热体的下侧流动的空气的流量增加，而在板和加热体之间流动的空气的流量降低，所以加热体上侧的散热量减少，导致加热体过热，因此并不理想。

而且，在以上描述的任意一种加热装置中，所述板和所述加热体之间的距离在6mm以上。

根据此种结构，当所述板和所述加热体之间的距离在6mm以上时，能够有效地冷却加热体。但是，当板和加热体之间的距离过宽时，被加热体和加热体之间的距离也变宽，因此优选的是6mm。越是大于6mm，则加热效率越低。当板和加热体之间的距离不足6mm时，因为工作时加热体的温度升高，并且接近加热体的绝缘容许温度，可能会降低绝缘性能。

而且，在以上描述的任意一种加热装置中，还包括位于所述加热体的下方和所述壳体之间的整流板。

根据此种结构，当在所述加热体的下方和所述壳体之间设置整流板时，能够将加热体下方的温暖的空气快速地排出到壳体外，能够有效地冷却加热体。

而且，在以上描述的任意一种加热装置中，所述板和所述整流板之间的距离在20mm以上、30mm以下。当所述板和所述整流板之间的距离在20mm以上、30mm以下时，能够有效地冷却加热体。当板和整流板之间的距离在50mm以上时，冷却能力降低。

而且，在以上描述的任意一种加热装置中，所述整流板包括面向所述风扇延伸的斜坡，所述斜坡相对水平面以45度以上、60度以下的角度配置。

根据此种结构，通过设置斜坡，可采用相对送风量能够抑制风扇的转速的大口径的风扇，从而降低消耗电力。而且，通过以相对沿水平方向的风扇的气流行进方向呈45度以上、60度以下的角度配置斜坡，从而能够使气流流动的压力损失减小，能够有效地冷却加热体。

而且，在以上描述的任意一种加热装置中，所述加热体为感应线圈。

根据此种结构，通过感应线圈发射的电磁波，使被加热体自己发热，从而能够直接加热被加热体。因此，能够有效地加热被加热体。

而且，在上述具备感应线圈的加热装置中，所述板上具有铝制的保护盖以覆盖被加热体，且所述保护盖和所述壳体直接接触。

根据此种结构，通过覆盖被加热体，能够更加有效地加热被加热体。而且，由于保护盖为铝制的，所以能够抑制由于电磁波而使保护盖加热。

而且，在具备感应线圈的以上描述的任意一种加热装置中，所述壳体的材质为铝或铜。

根据此种结构，由于壳体的材质为非磁性铝或铜，所以能够抑制由于电磁波而使壳体加热。

而且，在具备感应线圈的以上描述的任意一种加热装置中，所述板的材质为使电磁波透过并且是非磁性的耐热性的材料。

根据此种结构，由于板的材质为使电磁波透过并且是非磁性的耐热性的材料，所以由于电磁波难以使板加热，板引起的电磁波的损失减小，能够有效地加热被加热体。作为具体的材料，可列举耐热性树脂、耐热性玻璃。而且，也可以是由这些材料组合而成的复合材料。当使用耐热性树脂时，比由耐热性玻璃制作的板更轻。

技术效果

根据本发明，通过减小关于送风的压力损失，以及提高冷却效率，能够降低风扇的送风量，并且减少消耗电力。而且，能够提供一种容易修理的感应加热装置。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施方式的加热装置的剖视图。

图2是根据本发明的第二实施方式的加热装置的剖视图。

图3是示出在本发明的第一实施方式中，开口的纵向尺寸和温度之间的关系的图。

图4是示出在本发明的第一实施方式中，开口的纵向尺寸与壳体内的风扇附近的压力(表压)和空气的流量之间的关系的图。

图5是示出在本发明的第一实施方式中，从加热体到板之间的距离与加热体的温度之间的关系的图。

图6是示出在本发明的第一实施方式中，风扇的流量和加热体的温度之间的关系的图。

图7是示出在本发明的第一实施方式中，在风扇的各风量条件下加热体的发热量和加热体的温度之间的关系的图。

图8是示出在本发明的第二实施方式中，从整流板到板之间的距离与加热体的温度之间的关系的图。

图9是表示在本发明的第二实施方式中，斜坡的弯曲角度与加热体的温度之间的关系的图。

符号说明

1：被加热体

2：板

3：壳体

4：加热体

5：开口

6：风扇

7：保护盖

8：控制部

9、10：配线

11：过滤器

12：整流板

13：整流板的斜坡部分

20、21：感应加热装置

具体实施方式

以下，将参照附图来说明本发明的加热装置的实施方式。使用同样的符号来表示同样的构成要素，并且省略重复的说明。需要说明的是，本发明不限于下述的实施方式，而是在不变更本发明的主旨的范围内，可以进行适当的变形。

(实施例1)

现在描述本发明的第一实施方式。图1是根据本发明的第一实施方式的加热装置的剖视图。感应加热装置20具有板2、壳体3、加热体4、开口5、风扇6、保护盖7、控制部8、配线9、配线10、过滤器11。板2装载在壳体3的上面，被加热体1装载在板2的上面。

板2的材质可以是非磁性且耐热性的，而没有特别限定。作为适用于板2的材质，可以有例如，铝、铜、非磁性且耐热性的树脂、耐热玻璃等。壳体3可以和板2形成为一体，也可以和板2分离。更期望的是构造一种板2可拆装地设置于壳体3的结构，从而能够容易地进行线圈的维修。而且，因为板2与被加热物1直接接触，所以在板2受到污染的情况下具有能够容易更换的优点。加热体在配置有被加热体1的区域处设置在板2的下面并与板2预留有设定的间隔。作为加热体，具体采用电磁感应线圈。

壳体3的侧面的壁上，具有吸入外面空气的开口。壳体3的材质为铝或铜。

风扇6配置在壳体3的侧面的壁上。开口5、加热体4和风扇6在直线上并列配置。

控制部8分别通过配线9和配线10连接加热体4和风扇6。控制部8控制加热体4的发热量。控制部8控制风扇使其以预定的转速运转，从而使加热体4的温度不超过设定的温度。

即使没有过滤器11也无妨，但是优选的是配置过滤器11以覆盖开口5，从而使杂质不会进入壳体3内。

保护盖7配置在壳体3的上面以覆盖被加热体。

需要说明的是，图1中的板2附近标注的箭头表示空气的流动方向。

在图3至图9中的各种分析，是在外部气温为20℃的环境下进行的。

图3是示出在本发明的第一实施方式中，开口纵向尺寸和温度之间的关系的图。使开口的纵向尺寸变更为5mm、30mm、50mm、100mm、150mm后测定加热体4的温度。这里使用的加热体4为外径φ250mm的利兹线式感应加热线圈。感应加热线圈的耐热温度由绝缘材料决定。例如，在JIS(日本工业标准)C4003：电气设备绝缘的种类分类中为H种类的情况下，容许最高温度是180℃。一旦超过该温度，则绝缘覆盖物溶融，从而导致事故和/或故障。壳体3的材料为铝。

开口5的宽度与加热体4的外径的尺寸相同。根据图3的结果，获得最佳冷却效果的条件是开口的纵向尺寸在10mm至50mm之间、开口的面积为25cm²至125cm²之间的范围。其中，开口的纵向尺寸为30mm、开口的面积为75cm²时冷却效果最好。

图4是示出在本发明的第一实施方式中，开口的纵向尺寸与壳体内的风扇附近的压力(表压)和空气的流量之间的关系的图。使开口的纵向尺寸变更为10mm、30mm、50mm、100mm、150mm后算出表压力和空气的流量。当开口的纵向尺寸在50mm以下时，开口的纵向尺寸越大，压力越接近大气压，空气的流量也增加。当开口的纵向尺寸大于50mm时，压力和空气的流量几乎没有变化。

综合图3和图4考虑，当开口的纵向尺寸在10mm以下时，则认为由于压力损失增大而导致空气的流量减小。而且，当开口的纵向尺寸大于50mm时，则认为空气在加热体4的下面流动，从而导致使加热体4冷却的效率降低。

图5是示出在本发明的第一实施方式中，从加热体4到板2之间的距离与加热体的温度之间的关系的图。开口5的纵向尺寸设置为30mm，开口5的横向尺寸设置为250mm。风扇的流量设置为5.4m³/min。采用感应加热线圈作为加热体，并且测定了发热量为143W(线圈电流160Arms)时的结果。从加热体4到板2之间的距离变更为4mm、5mm、6mm、7mm、10mm、15mm后算出加热体4的温度。当间隔不足6mm时，加热体4的温度随着间隔变短而上升。另一方面，当该间隔在6mm以上时，加热体4的温度稳定在86℃左右。例如，在前述的H种类容许最高温度180℃以下时，所述间隔必须在5mm以上，考虑到实际使用时的余量，将温度设定在150℃时，所述间隔必须在6mm以上。

图6是示出在本发明的第一实施方式中，风扇的流量和加热体的温度之间的关系的图。开口5的纵向尺寸设置为30mm、开口5的横向尺寸设置为250mm。从加热体4到板2之间的间隔设置为6mm。采用感应加热线圈作为加热体，并且测定发热量为143W(线圈电流160Arms)时的结果。风扇流量变更为1m³/min、1.6m³/min、2.6m³/min、3.9m³/min、4.7m³/min、7.8m³/min、12.6m³/min后算出加热体4的温度。当风扇流量低于3.9m³/min时，加热体4的温度随着风扇流量的减少而上升。另一方面，当风扇的流量在3.9m³/min以上时，加热体4的温度按照固定的比率降低。

例如，在前述的H种类的容许最高温度180℃以下时，所述风扇的流量必须在0.6m³/min以上，考虑到实际使用时的余量，将温度设定在150℃时，流量必须在1.2m³/min以上。

图7是示出在本发明的第一实施方式中，在风扇的各风量条件下加热体的发热量和加热体的温度之间的关系的图。加热体的发热量变更为72W、144W、273W、496W后计算加热体4的温度。进一步地，风扇的流量条件变更为0.5m³/min、5.4m³/min、12.6m³/min后计算加热体4的温度。综合图7的结果考虑，加热体的发热量从40W变化到570W(此时线圈电流从80Arms变为320Arms)时，将温度控制在H种类的容许最高温度以下的风扇的流量必须在12.6m³/min以上。考虑到实际使用时的余量，将温度设定在150℃时，加热体的最高发热量必须在500W以下。例如，加热体的最高发热量设置在约500W以下时，可以采用在市场上卖的普通的120mm见方的风扇中最大流量为6.3m³/min的两个风扇。

(实施例2)

现在描述本发明的第二实施方式。图2是根据本发明的第二实施方式的加热装置的剖视图。感应加热装置21设置有板2、壳体3、加热体4、开口5、风扇6、保护盖7、控制部8、配线9、配线10、过滤器11和整流板12。壳体3的上面设置有板2，板2的上面设置有被加热体1。图2与图1相比较，其不同点在于图2中设置有整流板12。需要说明的是，在图2的板2附近标记的箭头表示空气的流动方向。

整流板12距离加热体4的下侧预定的间隔而设置。优选的是在整流板12的端部的风扇6附近的部分设置斜坡13。如图2所示，斜坡相对水平面形成的角称为斜坡的弯曲角度a。斜坡的角度a在45度以上60度以下的范围内以任意角度设置。

图8是示出在本发明的第二实施方式中，从整流板到板之间的距离与加热体的温度之间的关系的图。从整流板到板之间的距离变更为20mm、30mm、50mm、70mm后计算加热体4的温度。当从整流板到板之间的距离不足50mm时，加热体的温度降低。当所述距离在20mm以上、且小于50mm时，所述距离越短，使加热体的温度降低的效果越好。更加优选的是所述距离在20mm以上、30mm以下。

图9是示出在本发明的第二实施方式中，斜坡的弯曲角度和加热体的温度之间的关系的图。斜坡的弯曲角度a变更为15度、30度、45度、60度、75度后计算加热体4的温度。当斜坡的弯曲角度a从15度到45度时，随着角度的增加，加热体的温度下降。当斜坡的弯曲角度超过60度时，则加热体的温度增加。因此，优选的是斜坡的弯曲角度a在45度至60度之间的范围。

考虑到图8和图9，与实施例1相比较，当从整流板12到板2之间的距离设置为20mm，并且斜坡的弯曲角度a在45度至60度的范围内时，具有降低加热体4的温度的效果。

(实施例3)

实施例3中，实施例1或实施例2的加热装置的加热体采用发光元件。除此之外，实施例3与实施例1或实施例2的加热装置的结构相同，覆盖加热体的绝缘体和板2的材质是透明的，以使发光元件发射的电磁波透过。由于与实施例1或实施例2的加热装置的结构相同，所以省略了实施例3的图。实施例3中的加热解释为利用发光元件将电磁波照射到被加热体上，据此被加热体吸收了电磁波则实现加热。因此，即使实际上被加热体的温度上升很微小以致于难以测量，也属于被加热处理的范围。发光元件发射的电磁波的波长没有特别限定。例如，发光元件照射紫外线、可视光、红外线、远红外线。

如上所述，根据本发明的实施例，能够高效地冷却加热体。

Claims (10)

1.一种加热装置，其特征在于，所述加热装置包括：

板，配置有被加热体；

壳体，设置在所述板的下侧；

加热体，设置在所述壳体内并覆盖有绝缘体；

开口和风扇，设置在所述壳体的侧面；

控制部，控制所述加热体和所述风扇，

其中，从所述开口向所述风扇的通道具有直线形状，所述板和所述加热体夹着所述直线形状的通道而配置。

2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热体的焦耳热在40W以上、570W以下，

所述板和所述加热体之间的距离在5mm以上，

风扇的流量在0.5m³/min以上、12.6m³/min以下,

所述开口的面积在50cm²以上、100cm²以下。

3.根据权利要求1或2所述的加热装置，其特征在于，

所述板和所述加热体之间的距离在6mm以上。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的加热装置，其特征在于，还包括位于所述加热体的下方和所述壳体之间的整流板。

5.根据权利要求4所述的加热装置，其特征在于，

所述板和所述整流板之间的距离在20mm以上、30mm以下。

6.根据权利要求4或5所述的加热装置，其特征在于，

所述整流板包括面向所述风扇延伸的斜坡，所述斜坡相对水平面以45度以上、60以下的角度配置。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的加热装置，其特征在于，

所述加热体为感应线圈。

8.根据权利要求7所述的加热装置，其特征在于，

所述板上具有铝制的保护盖以覆盖被加热体，且所述保护盖和所述壳体直接接触。

9.根据权利要求7或8所述的加热装置，其特征在于，

所述壳体的材质为铝或铜。

10.根据权利要求7至9中任意一项所述的加热装置，其特征在于，

所述板的材质为使电磁波透过并且是非磁性的耐热性的材料。