JP6600015B2 - 過熱水蒸気発生ユニット - Google Patents
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Description
本開示は、調理器または乾燥機等に用いられる過熱水蒸気発生ユニットに関するものである。
過熱水蒸気発生ユニットとして、例えば特開２０１０−９１１５２号公報（以下、特許文献１という）に開示された蒸気調理器が知られている。特許文献１に開示された蒸気調理器は、容器と蒸気発生部と蒸気加熱部とを備えている。蒸気調理器は、容器の内部に収容された水を蒸気発生部で加熱することによって蒸気にした後に、この蒸気を蒸気加熱部で加熱することによって加熱水蒸気を発生させている。
本開示の過熱水蒸気発生ユニットは、上方に開口する噴出口を有する容器と、該容器の底面を加熱する第１ヒータと、前記容器の内部に位置する第２ヒータとを備えており、該第２ヒータは、前記噴出口と前記底面との間に位置しており、板状であって前記底面と対向するように位置しており、反っている。
過熱水蒸気発生ユニット１０について詳細に説明する。
図１は、過熱水蒸気発生ユニット１０の一例を示す縦断面図である。図１に示すように、過熱水蒸気発生ユニット１０は、上方向に開口する噴出口１１を有する容器１と、容器１の底面を加熱する第１ヒータ２と、容器１の内部に位置する第２ヒータ３とを備えている。
容器１は、第１ヒータ２および第２ヒータ３によって加熱される水を収容するための部材である。容器１は上方に開口する噴出口１１を有する。噴出口１１は、容器１内で加熱された水を過熱水蒸気として外部に噴出するための孔である。具体的には、容器１は外形が直方体状であって、上面に円状の噴出口１１を有している。なお、本例においては、容器１の外形が直方体状であるが、これに限られない。具体的には、円柱状であってもよいし、円錐状であってもよく、また多角柱状等であってもよい。また、噴出口１１の形状も、円状に限られず、四角形または多角形等の様々な形状を用いることができる。容器１は、例えば、アルミニウムまたはステンレス等の金属材料から成る。
容器１は、例えば、側面を貫通する２つの貫通孔１２を有している。一方の貫通孔１２には第２ヒータ３が容器１の外側から内側に挿入されている。また、他方の貫通孔１２には容器１の外側から内側にチューブ４が挿入されている。チューブ４は、外部（例えば、水が充填されたタンク等）から容器１の内部に水を流入させるための部材である。チューブ４は、例えば、ステンレス等から成る。チューブ４から流入された水は、容器１の底面に到達する。
第１ヒータ２は、容器１の底面に到達した水を加熱することによって水蒸気に変化させるための部材である。第１ヒータ２は、容器１の底面を加熱できるように設けられている。具体的には、第１ヒータ２は容器１の外周面の下面に取り付けられている。本例においては、第１ヒータ２と容器１とが接触しているが、これに限られない。具体的には、例えば、第１ヒータ２と容器１との間に熱伝導用シートが設けられていてもよい。これにより、第１ヒータ２と容器１との間に生じる隙間を減らすことができるので、第１ヒータ２と容器１との間で熱を伝えやすくできる。
第１ヒータ２は、例えば、セラミックヒータから成る。第１ヒータ２は、セラミック体５およびセラミック体５に埋設された発熱抵抗体６から成る。セラミック体５の形状は、例えば、板状である。図１に示す過熱水蒸気発生ユニット１０においては、セラミック体５は主面が長さ方向を有する長方形状である板状である。
セラミック体５は、絶縁性のセラミック材料から成る。絶縁性のセラミック材料としては、例えばアルミナ、窒化珪素または窒化アルミニウムが挙げられる。発熱抵抗体６は、電流が流れることによって発熱する抵抗体である。発熱抵抗体６はセラミック体５の内部に設けられている。すなわち、発熱抵抗体６はセラミック体５に埋設されている。発熱抵抗体６は金属材料から成る。金属材料としては、例えばタングステン、モリブデンまたはレニウム等が挙げられる。発熱抵抗体６は、外部の電源（図示せず）に電気的に接続されている。
また、図２に示すように、セラミックヒータの主面が容器１内に露出していてもよい。この場合には、セラミック体５が容器１の一部（底部）となっており、発熱抵抗体６が第１ヒータ２として機能している。言い換えると、容器１の底部に発熱抵抗体６（第１ヒータ２）が埋設されていることになる。
第２ヒータ３は、第１ヒータ２によって水から変化した水蒸気をさらに加熱するための部材である。第２ヒータ３は、第１ヒータ２と同様に、例えば、セラミックヒータから成る。第２ヒータ３は、セラミック体５およびセラミック体５に埋設された発熱抵抗体６から成る。セラミック体５および発熱抵抗体６としては、第１ヒータ２の場合と同様に様々な材料を選択することができる。また、第２ヒータ３は、第１ヒータ２と同じ材料から形成されていてもよいし、別の材料から形成されていてもよい。第２ヒータ３の形状も第１ヒータ２の場合と同様の構成にしてもよいし、他の構成を採用してもよい。
第１ヒータ２は、第２ヒータ３よりも高い温度で発熱してもよい。これは、第２ヒータ３は、単に水蒸気を所望の温度にまで加熱するヒータであることに対して、第１ヒータ２は、常温の水を１００℃に加熱するとともに、さらに、水を水蒸気に気化させるためのヒータであるからである。第１ヒータ２の発熱抵抗体６の発熱温度は、例えば、２００〜３５０℃に設定できる。また、第２ヒータ３の発熱抵抗体６の発熱温度は、例えば、１５０〜３００℃に設定できる。
本例の過熱水蒸気発生ユニット１０においては、第２ヒータ３が噴出口１１と底面との間に位置している。より、具体的には、平面視したときに、噴出口１１と第２ヒータ３と底面とが重なるように位置している。これにより、噴出される過熱水蒸気に温度のばらつきが発生するおそれを低減できる。具体的には、容器１に入れられた水は容器１の底面において第１ヒータ２に加熱され蒸気となる。この蒸気が第２ヒータ３によってさらに加熱されて過熱水蒸気になる。このとき、底面と噴出口１１との間に第２ヒータ３が位置していることによって、発生した蒸気のより多くを第２ヒータ３の近傍を流すことができる。そのため、第２ヒータ３によって十分に加熱されていないまま蒸気が噴出されることを低減できる。
また、本例の過熱水蒸気発生ユニット１０においては、第２ヒータ３が、板状であって、底面と対向するように位置している。これにより、第２ヒータ３の広範囲で水蒸気を加熱することができるので、噴出される過熱水蒸気に温度のばらつきが発生するおそれをさらに低減できる。
また、本例の過熱水蒸気発生ユニット１０においては、第１ヒータ２が板状のセラミックヒータから成るとともに、容器１の底面が金属板である。これにより、板状のセラミックヒータである第１ヒータ２に直接的に水がふれることがなくなることから、第１ヒータ２に生じる熱衝撃を低減できる、これにより、過熱水蒸気発生ユニット１０の長期信頼性を向上できる。
また、図３に示すように、第２ヒータ３が反っていてもよい。第２ヒータ３が反っていることによって、容器１の内部の水蒸気の対流をスムーズにすることができる。その結果、第２ヒータ３による水蒸気の加熱をより良好に行なうことができる。
特に、第２ヒータ３が上向きに凸になるように反っていてもよい。これにより、第２ヒータ３に生じる熱衝撃を低減できる。具体的には、過熱水蒸気発生ユニット１０による過熱水蒸気の噴出を中断した際に、容器１の内部に位置していた水蒸気は水へと戻ることになる。このとき、第２ヒータ３よりも上方に位置している水蒸気は第２ヒータ３に水滴として付着することになる。第２ヒータ３が上向きに凸になるように反った形状であることによって、第２ヒータ３に付着した水滴が流れやすくすることができる。その結果、再度、過熱水蒸気発生ユニット１０を使用したときに、第２ヒータ３の表面のうち水滴がついていることによって熱衝撃が生じるおそれを低減できる。
また、図４に示すように、第２ヒータ３が、底面に対して傾斜するように設けられていてもよい。このような構成によっても、第２ヒータ３に付着した水滴を流しやすくできることから、第２ヒータ３に生じる熱衝撃を低減できる。
また、図５に示すように、横断面視（平面透視でもよい。以下同様。）したときに容器１の内周が四角形状であるとともに、第２ヒータ３が内周の３辺に接触しており残りの１辺から離れて位置していてもよい。このように、容器１の内部において蒸気の通り道を制限することによって、第２ヒータ３と底面との間に蒸気が篭りやすくなるので、蒸気をさらに加熱しやすくできる。さらに、噴出口１１を、上述の容器１の内周の残りの一辺と第２ヒータ３との間の直上以外に位置させてもよい。これにより、蒸気が第２ヒータ３の下面側から上面側に回りこむように流れることになるので、蒸気を第２ヒータ３の下面側と第２ヒータ３の上面側の両方で加熱することができる。これにより、噴出される過熱水蒸気に温度のばらつきが発生するおそれをさらに低減できる。
また、第２ヒータ３が、円柱状または円筒状であってもよい。これにより、第２ヒータ３に水滴が付着したとしても、第２ヒータ３から水滴が流れ落ちやすくすることができる。そのため、第２ヒータ３に熱衝撃が生じるおそれを低減できる。
さらに、図６に示すように、第２ヒータ３が複数設けられているとともに、複数の第２ヒータ３が、間隔を空けて並置されていてもよい。これにより、第２ヒータ３の表面積が大きくなるので、水蒸気をさらに加熱しやすくできる。これにより、噴出される過熱水蒸気に温度のばらつきが発生するおそれをさらに低減できる。
さらに、図７に示すように、第２ヒータ３が複数設けられているとともに、横断面視したときに、複数の第２ヒータ３が、交差するように設けられていてもよい。これにより、ヒータの発熱量および水蒸気の流れに偏りがあったとしても、水蒸気の全体をより均一に加熱することができる。そのため、噴出される過熱水蒸気に温度のばらつきが発生するおそれをさらに低減できる。
さらに、図８に示すように、第２ヒータ３が複数設けられているとともに、縦断面視したときに、複数の第２ヒータ３が容器１のうち複数の壁面に取り付けられていてもよい。これにより、容器１内の水蒸気をより均一に加熱することができるとともに、容器１に生じる熱分布の偏りを低減できる。特に、図８に示すように、対向する壁面のそれぞれから第２ヒータ３が挿入されていてもよい。これにより、容器１に生じる熱分布の偏りをさらに低減できる。
さらに、図９に示すように、容器１の底面のうち水が流入される部分（チューブ４の開口部の直下）が、傾斜していてもよい。これにより、容器１の底面に流入された水を底面において素早く広げることができる。その結果、底面によって水を効率よく加熱することができる。特に、図９に示すように、容器１の底面が中央部に向かって傾斜するような形状であってもよい。これにより、容器１内の内周面に付着した水滴が、内周面から底面のうち傾斜している部分を伝わって、再び、底面の中央に戻ることができるようになる。これにより、効率的に水を水蒸気に変換できるようになる。
さらに、図１０に示すように、容器１の天井面が上方に向かうに連れて狭まるように、傾斜していてもよい。これにより、過熱水蒸気を噴出口１１から噴出しやすくすることができる。
さらに、図１１および図１２に示すように、複数の第２ヒータ３が横方向に隙間を空けて複数設けられているとともに、上下方向で見たときに、この隙間に重なるように、さらに第２ヒータ３が設けられていてもよい。これにより、容器１の内部を水蒸気が上昇するときに、水蒸気が第２ヒータ３に接する可能性を大きくできる。これにより、より効率的に水蒸気を加熱できる。具体的には、図１２に示す過熱水蒸気発生ユニットにおいては、３層に渡って１１枚の第２ヒータ３が設けられている。一番上の層には４枚の第２ヒータ３が、中間の層には３枚の第２ヒータ３が、一番下の層には４枚の第２ヒータ３が、それぞれ隙間を空けて設けられている。そして、中間の層の３枚の第２ヒータ３は、一番上の層の４枚のヒータの隙間、および、一番下の層の４枚のヒータの隙間、と重なるように位置している。
１：容器
１１：噴出口
１２：貫通孔
２：第１ヒータ
３：第２ヒータ
４：チューブ
５：セラミック体
６：発熱抵抗体
１０：過熱水蒸気発生ユニット
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Claims (4)
- 上方に開口する噴出口を有する容器と、該容器の底面を加熱する第１ヒータと、前記容器の内部に位置する第２ヒータとを備えており、
該第２ヒータは、前記噴出口と前記底面との間に位置しており、板状であって前記底面と対向するように位置しており、反っている過熱水蒸気発生ユニット。 - 上方に開口する噴出口を有する容器と、該容器の底面を加熱する第１ヒータと、前記容器の内部に位置する第２ヒータとを備えており、
該第２ヒータは、前記噴出口と前記底面との間に位置しており、板状であって前記底面と対向するように位置しており、底面に対して傾斜するように位置している過熱水蒸気発生ユニット。 - 前記第１ヒータが板状のセラミックヒータから成るとともに、前記容器の底面が金属板である請求項１または請求項２に記載の過熱水蒸気発生ユニット。
- 横断面視したときに、前記容器の内周が四角形状であるとともに、前記第２ヒータが前記内周の３辺に接触しており残りの１辺から離れて位置している請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の過熱水蒸気発生ユニット。
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