JP3978375B2 - 電磁調理器 - Google Patents

Description

【０００１】
【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／ｍ^２Ｋ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０．０３ｍ^３／ｓの風量を必要とするのに対し、本発明によれば、約０．０１ｍ^３／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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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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