JP3978375B2 - 電磁調理器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁調理器に関し、とりわけ加熱コイルおよび半導体回路装置を冷却するための冷却ハウジングを有する電磁調理器に関する。
【0002】
【従来の技術】
電磁調理器は、炎を使わず、加熱コイル(電磁誘導コイル)を用いて鍋底に渦電流を形成することにより、鍋自体を発熱させるので安全性が高い。しかも電磁調理器は、熱効率が高く、調理に要する時間とコストを節約できるので、極めて優れた調理器具である。このため、電磁調理器は、これまでのガス調理器を凌ぐ勢いで、近年ますます普及しつつある。
【0003】
ここで図1および図10を参照しながら、従来式の電磁調理器について、以下詳細に説明する。図1において、電磁調理器1は、一般に、ガラスなどで形成されたトッププレート5、グリル部6、ダイヤル式火力調整部7、および表示部8を備える。また電磁調理器1内には、図1の破線で示すように、冷却ハウジング(筐体)110が形成されている。
【0004】
図10に示すように、この冷却ハウジング110は、その上面がトッププレート5によりカバーされており、その内部には、概略、電磁誘導コイルまたは加熱コイル112と、これに大電流を供給するための一連のパワーモジュールなどの半導体回路装置114と、加熱コイル112およびパワーモジュール114を空冷するための冷却モータ116および冷却ファン(送風部)117とが設けられている。加熱コイル112は、スプリング118を介して隔壁120により支持されており、加熱コイル112および隔壁120の間には、一定間隔の隙間122が形成されている。半導体回路装置114は、2枚の配線基板115上に実装され、加熱コイル112と電気的に接続されている(図示せず)。また冷却モータ116および冷却ファン117は、加熱コイル112およびパワーモジュール114の発熱に応じて駆動するように設計されている。
【0005】
この冷却ハウジング110は、外部から空気を取り入れるための吸入口124と、外部へ空気を排出するための排出口126とを有する。また隔壁120は、加熱コイル112のほぼ中央部の直下に設けられた連通孔130を有する。そして冷却ファン117が回転すると、吸入口124から取り入れられた空気が気流となって、矢印で示すように、パワーモジュール114および配線基板115に沿って流れて、これらを空冷する。この気流は、同様に、連通孔130を通り、加熱コイル112に沿って平行に、加熱コイル112および隔壁120の隙間122を流れて、加熱コイル112から生じる熱を排熱する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構造を有する電磁調理器1の冷却ハウジング110において、とりわけ加熱コイル112から生じる熱を十分に排熱することは容易でなく、加熱コイル112および隔壁120の隙間122を流れる風量を増大させることにより、電磁調理器1の正常な動作を保証していた。すなわち、十分な冷却機能を確保するために、冷却ファン117および冷却モータ116を大型化するか、あるいはその回転数を増やす必要があった。したがって、冷却モータ116および冷却ファン117の占める空間が大きくなることは避けられず、これらの高速回転による騒音(回転ノイズ)を小さくすることは困難であった。
【0007】
そこで本発明は、こうした問題を解消するためになされたもので、冷却機能を維持しながら、冷却ファン117および冷却モータ116を小型化し、さらに冷却モータ116による騒音を実質的に低減する電磁調理器を構成することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の本発明によれば、吸入口および排出口を有する筐体と、送風部と、導入口および複数の開口部を有するチャンバと、前記チャンバの上方に配置された加熱コイルと、前記加熱コイルに電流を供給する回路部とを備え、前記送風部、前記チャンバ、前記加熱コイル、および前記回路部は、前記筐体内に配置され、前記送風部から送り出される気流は、前記回路部に沿って通過するとともに、前記チャンバの導入口に導入され、前記開口部を通って前記加熱コイルの表面に実質的に垂直方向に流れ、下流側の前記開口部は、上流側の前記開口部より小さい開口面積を有することを特徴とする電磁調理器を提供することができる。
【0009】
請求項2に記載の本発明によれば、吸入口および排出口を有する筐体と、送風部と、導入口および複数の開口部を有するチャンバと、前記チャンバの上方に配置された加熱コイルと、前記加熱コイルに電流を供給する回路部とを備え、前記送風部、前記チャンバ、前記加熱コイル、および前記回路部は、前記筐体内に配置され、前記送風部から送り出される気流は、前記回路部に沿って通過するとともに、前記チャンバの導入口に導入され、前記開口部を通って前記加熱コイルの表面に実質的に垂直方向に流れ、前記開口部の配置密度は、上流側よりも下流側の方が粗いことを特徴とする電磁調理器を提供することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明に係る電磁調理器の実施の形態を説明する。各実施の形態の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語(例えば、「上方」、「下方」、「右側」および「左側」など)を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本発明を限定するものでない。
【0016】
実施の形態1.
図1ないし図5を参照しながら、本発明による電磁調理器の実施の形態1について以下詳細に説明する。図1において、電磁調理器1は、一般に、ガラスなどで形成されたトッププレート5、グリル部6、ダイヤル式火力調整部7、および表示部8を備える。また電磁調理器1内には、図1の破線で示すように、冷却ハウジング(筐体)10が形成されている。以下に説明する実施の形態において、冷却ハウジング10は、電磁調理器1の上方に配置されるとしたが、その配置位置は任意であり、本発明を限定するものではない。
【0017】
図2に示すように、この冷却ハウジング10は、その上面がトッププレート5によりカバーされており、その内部には、概略、電磁誘導コイルまたは加熱コイル12と、これに大電流を供給するための一連のパワーモジュールなどの半導体回路装置14と、加熱コイル12およびパワーモジュール14を空冷するための冷却モータ16および冷却ファン(送風部ともいう。)17とが設けられている。加熱コイル12は、スプリング18を介して隔壁20により支持されており、加熱コイル12および隔壁20の間には、一定間隔の隙間22が形成されている。パワーモジュール14は、2枚の配線基板15上に実装され、図示しないが、加熱コイル12と電気的に接続されている。また冷却モータ16および冷却ファン17は、加熱コイル12およびパワーモジュール14の発熱に応じて駆動するように設計されている。
【0018】
この冷却ハウジング10は、外部から空気を取り入れるための吸入口24と、外部へ空気を排出するための排出口26とを有する。この実施の形態1の隔壁20は、図2に示すように、複数の微小な開口部または噴流吹出孔30を有する。そして冷却ファン17が回転すると、吸入口24から取り入れられた空気が気流となって、矢印で示すように、パワーモジュール14および配線基板15に沿って流れて、これらを空冷する。この気流は、さらに、噴流吹出孔30を介して噴流を形成する。
【0019】
ここで噴流とは、噴流吹出孔30などの微小な開口部から所定の流速で放出される空気の流れをさす。こうした噴流が加熱コイル12の表面に対して実質的に直角方向に衝突すると、加熱コイル12の高温表面からより低温の気流へ対流熱伝達が生じ、衝突噴流により冷却される。そして衝突噴流による冷却効果(衝突噴流効果)は、一般に、噴流の流速Vおよび噴流吹出孔30から加熱コイル12の表面までの衝突距離Hに依存し、流速Vは、噴流吹出孔30の開口面積Sと冷却ハウジング10内の静圧Pに依存する。したがって、冷却ハウジング10内の静圧Pが一定であるとき、開口面積Sと衝突距離Hを調整することにより、所望の衝突噴流効果を有する噴流を得ることができる。
【0020】
噴流による衝突噴流効果は、加熱コイル12の表面に沿って平行に流れる気流による冷却効果と比較して、格段に高いことが知られている。これを確認するために、比較実験を行い、図3に示すグラフを得た。図3は、本発明の実施の形態1の冷却ハウジング10において、複数の噴流吹出孔30から単位時間当たりに噴出する総和の風量(通気量)と、衝突噴流効果による熱伝達率との関係を実線で示す。このとき、噴流吹出孔30から加熱コイル12の表面までの衝突距離Hは20mmで、噴流吹出孔30は直径15mmの円形状に形成され、隔壁20上に合計100個設けた。同様に、図3は、先に説明した従来の冷却ハウジング110において、1つの連通孔130から単位時間当たりに流れる風量と、加熱コイルの表面に沿って平行に流れる気流による熱伝達率との関係を破線で示す。図3から明らかなように、全体風量が同じであるとき、複数の噴流吹出孔30から噴出される噴流を用いて冷却したときの熱伝達率は、1つの連通孔130から流れる気流による熱伝達率よりも極めて高い(排熱しやすい)。すなわち、本発明の複数の噴流吹出孔30によれば、従来に比して、全体風量が一定ならば熱伝達率がより高く、さらに換言すると、より少ない風量で同じ熱伝達率を得ることができる。
【0021】
電磁調理器1の標準的な駆動条件において、加熱コイル12を仕様上安全な温度まで冷却させるために、約25W/m2Kの熱伝達率を確保する必要があることが分かっている。したがって、従来技術によれば、上記の熱伝達率を得るために約0.03m3/sの風量を必要とするのに対し、本発明によれば、約0.01m3/sの風量で済み、加熱コイル12に供給する全体風量を約1/3に低減することができる。従来の約1/3の風量で所定の熱伝達率が得られるので、冷却モータ16および冷却ファン17を小型化でき、あるいは回転数を実質的に低減することができる。さらに、回転数の低減により、冷却モータ16および冷却ファン17による騒音を極めて小さくすることができる。
【0022】
なお、噴流吹出孔30は、図2および図4(a)ないし(d)において左側から右側へ流れる気流を整流して、加熱コイル12の表面またはトッププレート5に対して垂直方向の噴流を形成しやすくするように、整流部32を有することが好ましい。図4(a)に示す整流部32は、上方向に向かって一様に先細りする傾斜部32aを有し、図4(b)に示す整流部32は、隔壁20の下面からほぼ中央部まで上方向に向かって一様に先細りする傾斜部32bと、この中央部から垂直方向に延びる鉛直部32cとを有する。整流部32は、図4(c)に示すように、図4(b)の傾斜部32bの代わりに任意の曲率で湾曲する湾曲部32dであってもよい。また整流部32は、図4(d)に示すように、左側から右側へ流れる気流をより効果的に整流するような任意の形状の整流部32であってもよい。
【0023】
また、隔壁20に形成される噴流吹出孔30のそれぞれは、平面形状において、図5に示すように円形であるとして説明したが、これに限定されず、楕円形、または任意の多角形状であっても同様の効果を有する。さらに、噴流吹出孔30は、半径方向に放射状に配置してもよいし、千鳥状などの任意の配置位置に形成することができる。また噴流吹出孔30は、加熱コイル12の形状および発熱密度に応じて配置してもよい。
【0024】
実施の形態2.
図6を参照しながら、本発明による電磁調理器の実施の形態2について以下に説明する。実施の形態2による電磁調理器1は、実施の形態1に比して、隔壁の代わりに、導入口および複数の噴流吹出孔を有するチャンバが設けられた点以外は同様の構成を有するので重複する内容については説明を省略する。
【0025】
図6において、実施の形態2による冷却ハウジング10のチャンバ40は、実施の形態1による冷却ハウジング10の隔壁20と同様、加熱コイル12を支持する。また、このチャンバ40は、冷却ファン17に隣接して設けられた気流の導入口42を有し、加熱コイル12に対向するように配置されたチャンバ40の上板44には、実施の形態1の隔壁20と同様、複数の噴流吹出孔30が形成されている。
【0026】
このように構成された電磁調理器1において、冷却ファン17により送り出される気流の一部は、パワーモジュール14および配線基板15に沿って流れて、これらを空冷する。また、気流の一部は、チャンバ40の導入口42内に導入され、複数の噴流吹出孔30を介して噴出することにより、噴流を形成する。そして実施の形態1と同様、噴流が加熱コイル12の表面に衝突することにより、噴流衝突効果が得られ、加熱コイル12の表面が効率的に冷却される。
【0027】
上述のように、実施の形態2によれば、気流の一部がチャンバ40内に導入されると、チャンバ40内の静圧Pが冷却ハウジング10内の静圧Pよりも増大し、実施の形態1よりも流速Vの高い噴流を形成することができる。こうして、噴流衝突効果がさらに高い電磁調理器1を構成できるので、冷却モータ16および冷却ファン17をより小型化でき、あるいは回転数をより低減することができる。さらに、回転数をより低く抑えることができるので、冷却モータ16および冷却ファン17による騒音を実質的に低減することができる。
【0028】
実施の形態2の噴流吹出孔30は、実施の形態1と同様、任意の平面形状を有し、図4に示すような整流部32を有していてもよい。
【0029】
チャンバ40内に導入される気流は、図6における左側から右側に配置された噴流吹出孔30から噴出するので、チャンバ40内の静圧Pは、下流に向かって回復し、気流が流れこむ導入口42付近において最も低く、その下流方向に向かうほどに徐々に大きくなる。したがって、同じ開口面積Sを有する噴流吹出孔30を一様に形成した場合、下流側にある噴流吹出孔30を介して噴出する噴流の流速Vが、上流側の流速Vよりも大きくなる。このように、噴流吹出孔30が配置される位置により、噴流の流速Vに違いが生じると、期待される噴流衝突による冷却効果にばらつきが生じる。そこで、加熱コイル12の表面全体に亙って噴流衝突効果を均一にするように、下流側にある噴流吹出孔30は、上流側の噴流吹出孔30より小さい開口面積Sを有することが好ましい。択一的には、噴流吹出孔30の配置密度を、上流側よりも下流側において粗くして、加熱コイル12を部位(位置)によらず均一に冷却することが好ましい。
【0030】
実施の形態3.
図7を参照しながら、本発明による電磁調理器の実施の形態3について以下に説明する。実施の形態3による電磁調理器1は、実施の形態2による電磁調理器1と比して、導入口が冷却ファンに隣接して設けられる代わりに、加熱コイルのほぼ中央部の下方において、チャンバの下板に形成される点以外は同様の構成を有するので重複する内容については説明を省略する。
【0031】
図7に示すように、実施の形態3による電磁調理器1のチャンバ40は、実施の形態2と同様、加熱コイル12を支持する。このチャンバ40は、複数の噴流吹出孔30が形成された上板44を有し、さらにパワーモジュール14および配線基板15が配置される空間と連通する導入口45が設けられた下板46とを有する。上述の通り、実施の形態3の導入口45は、加熱コイル12のほぼ中央部の下方で、チャンバ40の実質的に中央位置に設けられている。
【0032】
このように構成された冷却ハウジング10において、冷却ファン17により送り出される気流は、矢印で示すように、パワーモジュール14および配線基板15に沿って流れて、これらを空冷する。また、その気流の一部が、導入口45を介してチャンバ40内に入り、複数の噴流吹出孔30を介して噴出することにより、噴流が形成される。こうして、実施の形態1と同様、噴流が加熱コイル12の表面に衝突することにより、噴流衝突効果が得られ、加熱コイル12の表面が効率的に冷却される。
【0033】
実施の形態3において、チャンバ40内に入る気流は、そのほぼ中央位置に配置された導入口45を通るので、実施の形態2とは異なり、チャンバ40内の静圧Pは、導入口45を中心に対称的に形成される。こうして、加熱コイル12は、好適にも、その中央部を中心に対称的に冷却される。
【0034】
実施の形態4.
図8および図9を参照しながら、本発明による電磁調理器の実施の形態4について以下に説明する。実施の形態4による冷却ハウジング10は、実施の形態3に比して、噴流を形成するための第1のチャンバに加えて、パワーモジュールおよび配線基板が格納される第2のチャンバが形成された点以外は同様の構成を有するので重複する内容については説明を省略する。
【0035】
図8に示すように、実施の形態4による冷却ハウジング10は、実施の形態3と同様に噴流を形成するための第1のチャンバ40と、パワーモジュール14および配線基板15を格納する第2のチャンバ50を有する。第1のチャンバ40は、複数の噴流吹出孔30が形成された上板44と、導入口45が形成された下板46とを有する。第2のチャンバ50は、第2の導入口52を有し、第1のチャンバ40の導入口45と連通する。
【0036】
要約すると、実施の形態4による電磁調理器1は、導入口45および複数の噴流吹出孔30を有する第1のチャンバ40と、第1のチャンバ40の上方に配置された加熱コイル12とを備える。電磁調理器1は、さらに、第2の導入口52を有し、第1のチャンバ40の導入口45と連通する第2のチャンバ50と、第2のチャンバ50内に配置され、加熱コイル12に電流を供給する半導体回路装置(回路部)14と、第2の導入口52へ気流を送り出すための冷却ファン17などの送風部とを備える。
【0037】
このように構成された電磁調理器1において、送風ファン17から送り出される気流は、第2の導入口52から導入され、パワーモジュール14および配線基板15に沿って流れ、これらを冷却する。第2のチャンバ50に導入された気流は、冷却ハウジング10の排出口26から直接的に排出されることなく、第1のチャンバ40の導入口45に入り、第1のチャンバ40の噴流吹出孔30を介して噴流を形成する。そして噴流が加熱コイル12に衝突することにより、加熱コイル12を効率的に冷却する。すなわち、実施の形態4における気流の流路は、第2のチャンバ50、第1のチャンバ40、および噴流吹出孔30を流れる1本(一系統)の流路に限定される。
【0038】
実施の形態4において、加熱コイル12を冷却する気流は、第1のチャンバ40の導入口45から取り入れられる前に、第2のチャンバ50内のパワーモジュール14および配線基板15を冷却するので、その温度が室温より上昇し、加熱コイル12に対する冷却効果が低下する。しかし、加熱コイル12の最大許容動作温度は、パワーモジュール14の最大許容動作温度よりも高いので、より高温の気流を用いた場合でも、加熱コイル12が作動できる温度範囲まで、これを冷却することは可能である。このように、気流の流路を1本化することにより、より少量の風量でパワーモジュール14および加熱コイル12の両方を冷却することができる。こうして、冷却モータ16および冷却ファン17を小型化でき、あるいは回転数を実質的に低減することができる。そして回転数の低減により、冷却モータ16および冷却ファン17による騒音を極めて小さくすることができる。
【0039】
以上の説明において、とりわけ図8において、第1のチャンバ40の導入口45は、加熱コイル12のほぼ中央部の下方で、第1のチャンバ40の実質的に中央位置に設けられているとしたが、択一的には、図9に示すように、冷却ファン17とは反対方向に位置する第1のチャンバ40の端部に設けてもよい。図9のように構成された電磁調理器1においても同様に、気流の流路を1本化することにより、より少量の風量で加熱コイル12およびパワーモジュール14の両方を冷却することができる。こうして、冷却モータ16および冷却ファン17を小型化でき、あるいは回転数を実質的に低減して、冷却モータ16および冷却ファン17による騒音を極めて小さくすることができる。
【0040】
【発明の効果】
請求項1および2に記載の本発明によれば、加熱コイルをその位置によらず均一に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】電磁調理器を示す斜視図である。
【図2】本発明の実施の形態1による電磁調理器の冷却ハウジングを示し、図1のII−II線からみた断面図である。
【図3】実施の形態1による噴流吹出孔、および従来式の連通孔による冷却効果を比較するためのグラフである。
【図4】噴流吹出孔の整流部を示す断面図である。
【図5】隔壁部に設けられた噴流吹出孔の平面形状および加熱コイルに対する配置位置を示す平面図である。
【図6】本発明の実施の形態2による電磁調理器の冷却ハウジングを示す図2と同様の断面図である。
【図7】本発明の実施の形態3による電磁調理器の冷却ハウジングを示す図2と同様の断面図である。
【図8】本発明の実施の形態4による電磁調理器の冷却ハウジングを示す図2と同様の断面図である。
【図9】実施の形態4の択一的な電磁調理器の冷却ハウジングを示す図2と同様の断面図である。
【図10】従来式の電磁調理器の冷却ハウジングを示し、図1のII−II線からみた断面図である。
【符号の説明】
1 電磁調理器、5 トッププレート、6 グリル部、7 ダイヤル式火力調整部、8 表示部、10 冷却ハウジング(筐体)、12 加熱コイル、14 半導体回路装置、15 配線基板、16 冷却モータ、17 冷却ファン、18 スプリング、20 隔壁、22 隙間、24 吸入口、26 排出口、30 噴流吹出孔、32 整流部、40 第1のチャンバ、42 導入口、44 上板、45 導入口、46 下板、50 第2のチャンバ、52 第2の導入口。
Claims (4)
- 電磁調理器であって、
吸入口および排出口を有する筐体と、
送風部と、
導入口および複数の開口部を有するチャンバと、
前記チャンバの上方に配置された加熱コイルと、
前記加熱コイルに電流を供給する回路部とを備え、
前記送風部、前記チャンバ、前記加熱コイル、および前記回路部は、前記筐体内に配置され、
前記送風部から送り出される気流は、前記回路部に沿って通過するとともに、前記チャンバの導入口に導入され、前記開口部を通って前記加熱コイルの表面に実質的に垂直方向に流れ、
下流側の前記開口部は、上流側の前記開口部より小さい開口面積を有することを特徴とする電磁調理器。 - 電磁調理器であって、
吸入口および排出口を有する筐体と、
送風部と、
導入口および複数の開口部を有するチャンバと、
前記チャンバの上方に配置された加熱コイルと、
前記加熱コイルに電流を供給する回路部とを備え、
前記送風部、前記チャンバ、前記加熱コイル、および前記回路部は、前記筐体内に配置され、
前記送風部から送り出される気流は、前記回路部に沿って通過するとともに、前記チャンバの導入口に導入され、前記開口部を通って前記加熱コイルの表面に実質的に垂直方向に流れ、
前記開口部の配置密度は、上流側よりも下流側の方が粗いことを特徴とする電磁調理器。 - 前記チャンバの導入口は、前記加熱コイルのほぼ中央部の下方に配置されることを特徴とする請求項1または2に記載の電磁調理器。
- 前記チャンバの導入口は、該チャンバの端部に配置されることを特徴とする請求項1または2に記載の電磁調理器。
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