JP2020003473A - 非接触式温度センサ組立体 - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、内釜の内部には料理対象物が収容され、発熱部は、内釜の床部、床部と側板部を連結する曲面部に対応する位置に配置されて、内釜を加熱することになる。
また、発熱部は、熱板ヒータや誘導加熱型コイルなどで形成され、近年では、高い加熱効率と温度調節が容易であるため、誘導加熱型コイルが多く使用されている。
このような温度センサは、内釜の床部下側に配置され、内釜より発散される赤外線を感知して温度を測定する非接触式温度センサとして設けられる。
更に、発熱部が誘導加熱型コイルで形成され、温度センサに近接配置される場合、誘導加熱型コイルより放射される電磁波が誘導加熱を起こして、温度センサの加熱にも一部影響を及ぼすという問題があった。
前記遮蔽外壁部の外周面及び内周面の少なくともいずれか一側に沿って、第1の遮蔽誘導面が傾斜して形成された複数の第1の遮蔽突起が突出し、前記遮蔽内壁部の外周面に沿って、第2の遮蔽誘導面が傾斜して形成された複数の第2の遮蔽突起が突出することが好ましい。
前記遮蔽筐体は、前記合成樹脂に導電性素材が混入した複合素材で射出形成され、前記遮蔽外壁部には、前記遮蔽基部と連結された部分の外周に沿って、密閉オーリングが結合され、前記遮蔽筐体には、前記センサ装着孔の上部開口側を密閉するように、赤外線透過レンズが結合されることが好ましい。
前記温度センサが装着され、前記遮蔽筐体の下部に着脱式で結合されるように、半径方向の外側に少なくとも1以上のブラケット装着突起が突出した装着ブラケットをさらに有し、前記遮蔽外壁部の下端部枠には、前記ブラケット装着突起が挿入及び係止結合される突起結合部が形成され、前記センサ装着孔は、前記温度センサに伝導される熱が遮断されるように、上部及び下部開口側が密閉され、内部に断熱空間が形成されることが好ましい。
第1に、炊事が開始されると、電気調理器において最も温度が高くなる内釜の熱気が遮蔽筐体に伝わり、熱伝導によって、遮蔽外壁部及び遮蔽内壁部に伝導され、伝導された熱気が、遮蔽外壁部及び遮蔽内壁部の間に形成された空間部に放出された後、自然対流によって上向きに移動し、自然対流通路を介して外部に排出されることによって、温度センサの過熱を効率よく防止することができるという効果がある。
第2に、遮蔽筐体の中心部に位置し、外部空気と遮断された密閉構造からなるセンサ装着孔は、温度センサの他の空間部に形成される空気層が断熱材の役割を果たすことで、遮蔽内壁部及び遮蔽基部から温度センサに伝導される熱気を遮断して、自然対流による熱排出の効果と共に、温度センサの過熱をより効率よく防止することができるという効果がある。
第4に、遮蔽外壁部で1次的にエネルギーが弱くなった電磁波が、遮蔽外壁部と離隔配置され、同様な構造を有する波形断面の遮蔽内壁部で再びエネルギーが減衰する二重遮蔽構造を提供することによって、多重遮蔽過程による電磁波の遮蔽効率、及びそれによる誘導加熱の遮断を極大化することができるという効果がある。
第6に、遮蔽筐体が合成樹脂に導電性素材が混入された複合素材で射出形成されることによって、遮蔽外壁部又は遮蔽内壁部を通過する電磁波が、導電性素材によって多重反射又は吸収されて、そのエネルギーが顕著に減衰又は消滅され、電磁波の遮蔽効率を更に向上することができるという効果がある。
例えば、非接触式温度センサ組立体100は、内釜の床部下側に配置され、実質的に温度センサ10が測定対象物(内釜)と対向配置される。
すなわち、温度センサ10は、測定対象物と接触しなくても、温度を感知することができる非接触式温度センサである。
ここで、温度センサ10は、水分又は各種の異物の流入を防止するように、遮蔽筐体20の内部に配置されて、測定対象物の温度を感知することができる。
ここで、温度センサ10は、印刷回路基板40と接続された状態で安定して遮蔽筐体20の内側に固定されるように、後述する装着ブラケット30の上側に結合される。
また、遮蔽筐体20は、赤外線が伝達されるように、中央部に温度センサ10が配置されるセンサ装着孔24が形成される。
ここで、外部電磁波とは、電気調理器の発熱部が誘導加熱型コイルからなる場合、加熱時、内部に誘導磁場が形成されて放射される電磁波をいう。
また、遮蔽基部21は、センサ装着孔24の上部枠に沿って、半径方向外側に延在される。
ここで、センサ装着孔24の上部開口が、遮蔽基部21の中央部に配置されるように形成される。
これにより、遮蔽基部21の上面部に水が落下しても、外側に流し出すことができる。
さらに、センサ装着孔24の内部には、温度センサ10が配置され、温度センサ10は、センサ装着孔24の上部開口側を介して、測定対象物より放射される赤外線を感知することができる。
具体的には、センサ装着孔24の上部開口側の内周には、外側に向かって、赤外線透過レンズ50の外面プロファイル(形状)に対応するように、段差をもって拡張開口された結合段差24aが形成される。
ここで、結合段差24aには、赤外線透過レンズ50が型合わせされて結合され、赤外線透過レンズ50により、センサ装着孔24の上部開口側が密閉される。
これにより、センサ装着孔24の上部開口側を介して、水分又は各種の異物の流入による温度センサ10の故障又は誤作動などを未然に防止して、製品の耐久性及び駆動信頼性を向上させる。
ここで、遮蔽外壁部22は、望ましくは、遮蔽基部21から一体に下向きに延在され、場合によって別途に設けて、遮蔽基部21の下部に着脱式で結合されてもよい。
そこで、遮蔽外壁部22の内周面及び温度センサ10の間には、後述する空間部29が設けられる。
具体的には、遮蔽外壁部22には、遮蔽基部21に連結された部分の外周に沿って、半径方向内側に向かって陥没したオーリング挿入溝22dが形成され、密閉オーリング60は、オーリング挿入溝22dに挿入され、結合される。
ここで、非接触式温度センサ組立体100が、電気調理器に形成された装着部に装着されると、遮蔽外壁部22が装着部の内側に挿入され、遮蔽基部21は、装着部の開口側枠に係合される。
また、密閉オーリング60が、装着部の内周面及び遮蔽外壁部22の外周の間を密閉するように、弾発性を有して圧着して、水分又は各種の異物の流入を防止することができる。
遮蔽内壁部23の径は、遮蔽外壁部22の径未満に設定するのが望ましく、遮蔽外壁部22の内周面と離隔して配置される。
また、遮蔽内壁部23は、センサ装着孔24に対応する位置に設けられ、実質的に遮蔽外壁部22の中央部に配置される。
ここで、遮蔽内壁部23は、望ましくは、遮蔽基部21から一体に下向きに延在し、場合によって、別途に設けて、遮蔽基部21の下部に着脱式で結合されてもよい。
すなわち、センサ装着孔24の上部開口は、遮蔽基部21の上面部に形成され、下部開口は、遮蔽内壁部23の下端部に形成される。
これにより、温度センサ10は、センサ装着孔24の下部開口を介して挿入され、遮蔽内壁部23の内部、すなわち、センサ装着孔24の下部に配置される。
ここで、温度センサ10は、後述するセンサ装着部32の上側に装着された状態で、センサ装着部32がセンサ装着孔24の下部開口側に型合わせされて結合されることによって、センサ装着孔24に配置される。
この時、電磁波の強度は、距離が2倍増加すると、エネルギーは4倍減少する“逆二乗法則”に基づいて、電気調理器に発熱部として設けられる誘導加熱型コイルと非接触式温度センサ組立体100との間の距離によって、遮蔽筐体20の材質を設定することができる。
このような導電性素材は、多数の粉末粒子からなり、合成樹脂に混入可能であり、多様な形状及び粒径を有するように設定可能である。
また、遮蔽筐体20が、合成樹脂に導電性素材が混入した複合素材で射出形成されることによって、微細な静電気が除去され、静電気に脆弱な温度センサ10の故障を未然に防止することができる。
更に、遮蔽筐体20は、合成樹脂に導電性素材が混入した複合素材で射出形成されることで、基本構造を変更しなくても、温度センサ10の過熱を防止するための電磁波の遮蔽効果を付与することができ、多様な内部構造を有する電気調理器に互換適用が可能である。
ここで、遮蔽筐体20は、空間部29の下側が開口することによって、実質的に赤外線透過レンズ50により、上部が密閉し下部が開口した逆立ち容器形状からなる。
また、遮蔽外壁部22の上部には、空間部29より自然対流してきた熱気が外部に排出するように連通される少なくとも1以上の自然対流通路25が形成される。
ここで、遮蔽外壁部22の上部とは、実質的に遮蔽基部21に連結された部分に隣接する部分をいう。
ここで、高温領域(HT)とは、実質的に炊事が開始されると、加熱される高温の内釜に隣接配置される遮蔽筐体20の上側をいう。
また、後述する相対的に低温領域(LT)とは、高温領域(HT)と比較して温度が低い領域であって、遮蔽筐体20の下側をいう(図3参照)。
そして、自然対流通路25は、空間部29の下部開口側から上側に向かって離隔して、遮蔽外壁部22に半径方向に貫設される。
また、空間部29の下部開口側は、相対的に低温領域(LT)に位置するのが望ましく、後述する連通孔31bに連通して、空間部29に空気が流入してくる。
そして、遮蔽筐体20に伝わった熱気は、遮蔽外壁部22の内周面及び遮蔽内壁部23の外周面を介して、空間部29側に放出されるか(h1、h2)、遮蔽外壁部22の外周面を介して、外側に放出される(h3)(図3参照)。
そこで、上向きに流動してきた空気(f)は、自然対流通路25を介して外部に排出され、空間部29の下部開口側を介して流入してきた空気の温度が上昇すると、自然対流通路25を介して、外部に排出される循環過程が繰り返される。
また、遮蔽筐体20から放出された熱気の熱量を吸収して空気層の温度が上昇しても、自然対流通路25を介して自然対流し、外部に排出される。
これにより、非接触式温度センサ組立体100が適用された電気調理器の発熱部が加熱されて、遮蔽筐体20に熱気が伝導されても、空間部29に満たされた空気の断熱効果により、温度センサ10に熱気が伝導することを最小化することができる。
ここで、本実施形態では、複数の第1の遮蔽突起22aが遮蔽外壁部22の外周面及び内周面にそれぞれ突出した例を挙げて、図に示し、説明する。
ここで、第1の遮蔽誘導面(22b、22c)は、遮蔽外壁部22の半径方向から傾斜して形成される。
すなわち、第1の遮蔽誘導面(22b、22c)は、遮蔽外壁部22の外側から温度センサ10側に向かって放射される電磁波の入射角に対して、異なる角度をもって形成される。
例えば、図5に示すように、各第1の遮蔽突起22aには、一対の第1の遮蔽誘導面(22b、22c)が形成される。
ここで、各第1の遮蔽誘導面(22b、22c)は、遮蔽外壁部22の半径方向の外側に行くほど、相互隣接する方向に傾斜して形成される。
すなわち、遮蔽外壁部22の外周面及び内周面プロファイル(形状)は、実質的に傾斜した外面を有する複数の第1の遮蔽突起22aが円周方向に沿って突出する波状の断面プロファイル(形状)からなる。
ここで、遮蔽外壁部22の外周面及び内周面に複数の第1の遮蔽突起22aが突出して、全体として熱放出の表面積が増加するにしたがって、遮蔽筐体20に伝導された熱気の放出効率を更に向上させることができる。
ここで、第2の遮蔽突起23aは、遮蔽内壁部23の上下方向に沿って延在し、遮蔽内壁部23の外周面に沿って所定の角度で離隔される。
また、第2の遮蔽誘導面(23b、23c)は、遮蔽内壁部23の半径方向から傾斜して形成され、それぞれの第1の遮蔽突起22aに複数設けることができる。
すなわち、遮蔽内壁部23の外周面プロファイル(形状)は、実質的に傾斜した外面を有し、且つ、熱放出表面積を増大させた複数の第2の遮蔽突起23aが円周方向に沿って、外周面に全体として突出する波状の断面プロファイル(形状)からなる。
第2の遮蔽突起23aは、実質的に本実施形態で前述した第1の遮蔽突起22aと同一の形状であり、第2の遮蔽突起23aの構造に関する詳しい説明は省略することにする。
これによって、遮蔽外壁部22及び遮蔽内壁部23の表面積が増加するにしたがって、遮蔽筐体20に伝導した熱気の放出効率が更に向上して、遮蔽筐体20の過熱による表面温度の上昇を防止することができる。
また、遮蔽外壁部22は、遮蔽内壁部23よりも厚い厚みをもって設けられ得る。
これにより、遮蔽外壁部22側には、遮蔽内壁部23よりも多くの熱気の熱量が伝導され、実質的に遮蔽外壁部22を介して、遮蔽内壁部23よりも多くの量の熱気を排出することができる。
ここで、図5を参照すると、温度センサ10側に放射された電磁波は、スネルの法則(Snell’s Law)により、反射が誘導される。
具体的には、空気を媒質として、遮蔽外壁部22の外側から温度センサ10側に向かって放射される電磁波は、空気と異なる媒質である遮蔽外壁部22によって遮断されて、ある一部分(e1)が反射される。
また、電磁波の他の一部分(図示せず)は、第1の遮蔽突起22aの尖った先端部に入射して、散乱する。
ここで、電磁波が散乱するとは、運動方向が変わるか、四散して、エネルギーが分散される乱反射をいい、電磁波が第1の遮蔽突起22aの先端部のように、尖った角などに入射される場合、散乱する量がより増加する。
ここで、遮蔽外壁部22を通過する電磁波は、媒質の変化により、入射した角度と相違して屈折して通過する。
この時、遮蔽外壁部22を通過する電磁波が、入射角度を基準に一定の角度以上に屈折し、その屈折角度が水平角度を超えるようになると、他の媒質に入射されず、完全反射(total reflection)し得る。
このように、遮蔽外壁部22により一部の電磁波は、遮蔽されるか、多重反射するか、散乱するか、により消滅し、遮蔽外壁部22を通過する電磁波は、多重屈折して、エネルギーが大きく減衰し、その量が顕著に減少する。
それによって、誘導加熱による温度センサ10の故障又は誤作動が防止され、耐久性及び駆動信頼性を顕著に向上させることができる。
このように、空間部29内に入射された電磁波は、遮蔽外壁部22の内周面に突出した第1の遮蔽突起22a、及び遮蔽内壁部23の外周面に突出した第2の遮蔽突起23aで再び、反射、散乱、及び屈折されることによって、エネルギー減衰による電磁波の消滅を誘導することができる。
これにより、遮蔽外壁部22で1次的にエネルギーが弱くなった電磁波が、遮蔽内壁部23で再びエネルギーが減衰する二重遮蔽構造を提供する。
すなわち、遮蔽外壁部22を通過して、1次的にエネルギーが減衰した一部の電磁波が、遮蔽外壁部22の内周面及び遮蔽内壁部23の外周面で、再び反射、散乱、及び屈折してエネルギーが消滅するので、多重遮蔽過程による電磁波遮蔽の効率、及びそれによる誘導加熱遮断を極大化することができる。
ここで、装着ブラケット30には、半径方向の外側に少なくとも1以上のブラケット装着突起31aが突設される。
具体的には、装着ブラケット30は、本体部31と、センサ装着部32と、基板装着部33とを含み、実質的に遮蔽筐体20に対応する材質からなる。
ここで、遮蔽外壁部22の内周面には、少なくとも1以上の挿入制限部28が半径方向内側に向けて突設される。
そこで、本体部31が遮蔽外壁部22の下端部の内周側に型合わせされると、本体部31の上面部が、挿入制限部28に係止されて、挿入深さが制限される。
また、遮蔽外壁部22の下端部枠には、ブラケット装着突起31aが挿入及び係合される突起結合部26が形成され、突起結合部26は、ブラケット装着突起31aの数量及び位置に対応するように、少なくとも1つ以上からなる。
そして、突起結合部26の一側面から円周方向に、装着溝26aが拡張して形成される。
また、装着溝26aの下側には、ブラケット装着突起31aが係止されるように、係止段差27が設けられる。
ここで、ブラケット装着突起31aは、本体部31が、遮蔽外壁部22の下端部の内周側に挿入されると共に、突起結合部26に挿入される。
ここで、ブラケット装着突起31aは、装着溝26aに挿入された状態で、係止段差27によって係止され、下側への離脱が防止され、装着ブラケット30が遮蔽筐体20の下部に着脱式で結合される。
したがって、装着ブラケット30を結合するための別の締結部材が不要であるだけでなく、簡便な組立構造により、生産性及び組立性が更に向上する。
もちろん、場合によって、装着ブラケット30は、遮蔽筐体20の下部に一体に設けられ得る。
ここで、連通孔31bは、装着ブラケット30が遮蔽筐体20の下部に結合した状態で、空間部29に連通され、連通孔31bを介して空間部29に空気が流入してくる。
一方、センサ装着部32は、本体部31から一体に上向きに突出し、センサ装着孔24に対応して配置される。
そこで、センサ装着孔24の下部開口側が密閉するように、センサ装着部32が型合わせされる。
本体部31の上面部には、センサ装着部32の外枠に沿って、シール接触面31dが形成され、センサ装着部32がセンサ装着孔24の下部開口側に型合わせされると、シール接触面31dは、遮蔽内壁部23の下端部23dと密着される。
ここで、遮蔽筐体20及び装着ブラケット30の相互接触面とは、遮蔽筐体20の下部に装着ブラケット30が結合された状態で、相互間に接触される部分であって、実質的にシール接触面31d及び遮蔽内壁部23の下端部23dを含む相互間の接触面をいう。
ここで、センサ装着孔24は、温度センサ10に伝導される熱が遮断されるように、上部及び下部開口側が密閉して、内部に断熱空間が形成される。
このために、センサ装着孔24は、赤外線透過レンズ50及び温度センサ10が上下方向に離隔する長さを有するように形成され、温度センサ10を除く断熱空間に、空気層が形成される。
したがって、遮蔽内壁部23及び遮蔽基部21から温度センサ10に伝導される熱気を遮断して、自然対流による熱排出の効果と共に、温度センサ10の過熱を更に効率よく防止することができる。
更に、遮蔽筐体20の内側に水分又は異物の流入が防止されるように、シール性能が補強されて、製品の耐久性を更に向上させる。
それにより、温度センサ10側で作用する熱気の影響を最小化して、故障又は誤作動を未然に防止することができる。
これによって、温度センサ10の断面積は、実質的にセンサ装着部32の断面積以下に設けることができる。
そこで、温度センサ10が結合溝部32aに嵌合すると、実質的に温度センサ10の外面、及びセンサ装着部32の外面を、段差をもって形成することができる。
ここで、温度センサ10は、センサ装着部32の外面と結合溝部32aの内面との間の厚さによって、実質的にセンサ装着孔24の内周面との接触が防止された状態で配置される。
それにより、温度センサ10は、遮蔽筐体20との接触により、直接して熱気が伝達されることを防止して、故障又は誤作動を未然に防止することができる。
この時、端子挿入孔32bは、センサ装着部32及び本体部31を上下方向に貫通して設けられ、本体部31の下面部に下部開口が形成される。
また、接続端子11は、端子挿入孔32bを貫通して、その端が端子挿入孔32bの下部開口側から下向きに突出する。
すなわち、接続端子11が端子挿入孔32bを貫通するように挿入された状態で、温度センサ10の下端部が結合溝部32aに結合されることによって、センサ装着部32に温度センサ10が装着される。
また、遮蔽内壁部23は、ブラケット装着突起31aが、突起結合部26に挿入及び結合された状態で、下端部が本体部31の上面部に密着する長さで延在するのが望ましい。
これにより、装着ブラケット30が遮蔽筐体20の下部に結合されると、遮蔽内壁部23の端部が、本体部31の上面部に密着した状態で、センサ装着部32は、センサ装着孔24の下部開口側に型合わせされる。
この時、基板装着部33には、印刷回路基板40が装着空間33aに挿入された状態で、任意分離が防止されるように、装着空間33aの開口側枠から内側に向かって離脱防止突起が突設される。
それにより、温度センサ10は、センサ装着部32に装着された状態で、印刷回路基板40と電気的に接続される。
技術的や科学的な用語を含む全ての用語は、異なって定義しない限り、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって、一般に理解されることと同一の意味がある。
辞書に定義された用語のように、一般に使われる用語は、関連技術の文脈上の意味と一致することと解析されるべきであり、本発明で明白に定義しない限り、理想的や過度に形式的な意味として解析されない。
11 接続端子
20 遮蔽筐体
21 遮蔽基部
22 遮蔽外壁部
22a 第1の遮蔽突起
22d オーリング挿入溝
23 遮蔽内壁部
23a 第2の遮蔽突起
24 センサ装着孔
24a 結合段差
25 自然対流通路
26 突起結合部
26a 装着溝
27 係止段差
28 挿入制限部
29 空間部
30 装着ブラケット
31 本体部
31a ブラケット装着突起
31b 連通孔
32 センサ装着部
32a 結合溝部
32b 端子挿入孔
33 基板装着部
33a 装着空間
40 印刷回路基板
50 赤外線透過レンズ
60 密閉オーリング
100 非接触式温度センサ組立体
Claims (5)
- 対向配置された測定対象物から発せられる赤外線で温度を感知する温度センサと、
合成樹脂材質からなる遮蔽筐体と、を有し、
前記遮蔽筐体は、赤外線が伝達されるように中央部に前記温度センサが配置されるセンサ装着孔が形成され、外部電磁波を遮蔽するように前記センサ装着孔の上部枠に沿って半径方向の外側に延在する遮蔽基部と、
前記遮蔽基部から下向き延在し、前記温度センサの外部と離隔して配置される遮蔽外壁部と、を含むことを特徴とする非接触式温度センサ組立体。 - 前記遮蔽筐体は、前記遮蔽基部から下向きに延在し、前記遮蔽外壁部の内周面と離隔して配置され、前記温度センサが内部に配置される遮蔽内壁部を含み、
前記遮蔽内壁部と前記遮蔽外壁部との間には、下側が開口した空間部が形成され、
前記遮蔽外壁部の上部には、前記空間部から自然対流してきた熱気が外部に排出されるように連通する少なくとも1以上の自然対流通路が形成されることを特徴とする請求項1に記載の非接触式温度センサ組立体。 - 前記遮蔽外壁部の外周面及び内周面の少なくともいずれか一側に沿って、第1の遮蔽誘導面が傾斜して形成された複数の第1の遮蔽突起が突出し、
前記遮蔽内壁部の外周面に沿って、第2の遮蔽誘導面が傾斜して形成された複数の第2の遮蔽突起が突出することを特徴とする請求項2に記載の非接触式温度センサ組立体。 - 前記遮蔽筐体は、前記合成樹脂に導電性素材が混入した複合素材で射出形成され、
前記遮蔽外壁部には、前記遮蔽基部と連結された部分の外周に沿って、密閉オーリングが結合され、
前記遮蔽筐体には、前記センサ装着孔の上部開口側を密閉するように、赤外線透過レンズが結合されることを特徴とする請求項1に記載の非接触式温度センサ組立体。 - 前記温度センサが装着され、前記遮蔽筐体の下部に着脱式で結合されるように、半径方向の外側に少なくとも1以上のブラケット装着突起が突出した装着ブラケットをさらに有し、
前記遮蔽外壁部の下端部枠には、前記ブラケット装着突起が挿入及び係止結合される突起結合部が形成され、
前記センサ装着孔は、前記温度センサに伝導される熱が遮断されるように、上部及び下部開口側が密閉され、内部に断熱空間が形成されることを特徴とする請求項1に記載の非接触式温度センサ組立体。
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