JPH10144464A

JPH10144464A - 誘導加熱装置

Info

Publication number: JPH10144464A
Application number: JP8304387A
Authority: JP
Inventors: Motonari Hirota; 泉生弘田; Atsushi Fujita; 篤志藤田; Naoaki Ishimaru; 直昭石丸; Kazuyuki Sakiyama; 一幸崎山; Hidekazu Yamashita; 秀和山下
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 1998-05-29
Anticipated expiration: 2016-11-15
Also published as: JP3653889B2

Abstract

(57)【要約】【課題】加熱コイルの損失を十分低減しつつ、部品点
数及び作製工数が少なく、低コストの誘導加熱装置を提
供すること。【解決手段】加熱コイル１２の線間を略２ｍｍ以上確
保した単線加熱コイルを用いることにより、近接効果の
影響を低減し、コイル損失を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は誘導加熱装置に関す
るもので、さらに詳しくはその加熱構造に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の誘導加熱装置の加熱構造を誘導加
熱調理器を例に取り上げ、図１０〜１２を用いて説明す
る。図９は従来の誘導加熱調理器の断面図で、１は加熱
コイル２から発生する高周波磁界によって誘導加熱され
る被加熱物、２は被加熱物１を誘導加熱する加熱コイ
ル、３は加熱コイル２に高周波電流を供給するインバー
タ回路で図には特に記載していないが、加熱コイル２と
接続されている。４は被加熱物１がその上面に載置され
るプレートでその材質はセラミックである。５は筐体、
６は加熱コイル２を載置するコイル台、７はコイル台６
に埋設されている高透磁率体で、材質はフェライトであ
る。高透磁率体は加熱コイル２から発生する高周波磁界
を効率よく被加熱物１に供給させる目的で用いられてい
る。

【０００３】コイル台６を上から見た図を図１１に、ま
た下から見た図を図１２に示す。図１２に示すように高
透磁率体７は、複数の棒体からなり、コイル台６の下面
に放射状に配置されている。

【０００４】加熱コイル２のコイル線は、直径０．３ｍ
ｍ〜０．５ｍｍ程度の素線を３０本程度撚り合わせたも
ので構成されている。素線の材質は銅で、その表面は絶
縁物によって覆われており、それぞれの素線が電気的に
接続されないようになっている。それぞれの素線は加熱
コイル２の始端及び終端にて電気的に接続している。加
熱コイル２のコイル線をこのような素線を撚り合わせた
構成としている理由は、加熱コイル２に流れる周波数２
０〜３０ｋＨｚ程度の高周波電流が、表皮効果によりコ
イル線表面に電流が集中するため、コイル線の表面積を
大とする必要があるからである。コイル線表面積が小の
場合、加熱コイル２の損失が大きくなり、温度上昇及び
加熱効率面で問題である。コイル線温度が略１８０℃を
越えると上記素線間及びコイル線間の絶縁が困難とな
り、この場合コイルとしての機能を果たすことが不可能
となる。また図１１に示すコイルのターン数は簡易的に
示したものであり、実際のターン数は２０〜３０ターン
程度である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な従来の誘導加熱装置では、以下に示す課題があった。
すなわち、上記したように加熱コイル及びコイル台ある
いは、高透磁率体といった誘導加熱を行うための加熱構
成が複雑で、その作製工数や部品コストが大きく、結果
商品のコスト上昇をまねくという課題である。特に加熱
コイルは複数の素線を撚り合わせる構成であり、その作
製工数は極めて大きいものである。

【０００６】本発明は上記従来の課題を解決し、簡素な
部品点数かつ容易な工法で、低コストの誘導加熱装置を
提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の誘導加熱装置は、加熱コイルと、前記加熱
コイルに高周波電流を供給するインバータ回路とを備
え、前記加熱コイルのコイル線間を略２ｍｍ以上確保し
たものである。

【０００８】また、第２の手段として、加熱コイルと、
前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路
と、前記加熱コイルから発生する高周波磁界によって加
熱される被加熱物と、前記被加熱物を載置するプレート
とを有し、前記加熱コイルは、そのコイル線間を、略２
ｍｍ以上確保し、前記加熱コイルと前記プレートを一体
としたものである。

【０００９】さらに、第３の手段として、高温にて溶融
した導電体をプレートに形成された渦状溝に流入させた
後、低温にて凝固させる工法にて加熱コイル得るもので
ある。

【００１０】

【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、加熱コイ
ルと、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバー
タ回路とを有し、前記加熱コイルのコイル線間を、略２
ｍｍ以上確保して、加熱コイルの発熱を抑えつつ、部品
点数及び作製工数を低減するものである。

【００１１】請求項２記載の発明は、加熱コイルのコイ
ル線の断面形状を長方形とし、その断面積を略２平方ｍ
ｍ以上として、加熱コイルの発熱を抑えつつ、部品点数
及び作製工数を低減するものである。

【００１２】請求項３記載の発明は、略同寸法の複数の
加熱コイルを厚み方向に重ね合わせる方法にて得て、加
熱コイルの発熱を抑えつつ、部品点数及び作製工数を低
減するものである。

【００１３】請求項４記載の発明は、加熱コイルのコイ
ル線の断面形状を略円形とし、その断面積を略２平方ｍ
ｍ以上として、加熱コイルの発熱を抑えつつ、部品点数
及び作製工数を低減するものである。

【００１４】請求項５記載の発明は、加熱コイルのコイ
ル線の断面形状を中空として、加熱コイルの発熱を抑え
つつ、部品点数及び作製工数を低減。

【００１５】請求項６記載の発明は、加熱コイルのコイ
ル線の断面形状を三角形として、加熱コイルの発熱を抑
えつつ、部品点数及び作製工数を低減するものである。

【００１６】請求項７記載の発明は、加熱コイルに高周
波電流を供給するインバータ回路を有し、前記加熱コイ
ルのコイル線断面角部に、曲率略０．３ｍｍ以上の丸み
を持たせて、加熱コイルの発熱を抑えつつ、部品点数及
び作製工数を低減するものである。

【００１７】請求項８記載の発明は、加熱コイルに高周
波電流を供給するインバータ回路と、前記加熱コイルか
ら発生する高周波磁界によって加熱される被加熱物と、
前記被加熱物を載置するプレートとを有し、前記加熱コ
イルのコイル線間を、略２ｍｍ以上確保し、前記加熱コ
イルと前記プレートを一体として、加熱コイルの発熱を
抑えつつ、部品点数及び作製工数を低減するものであ
る。

【００１８】請求項９記載の発明は、加熱コイルを高温
にて溶融した導電体をプレートに形成された渦状溝に流
入させた後、低温にて凝固せしめる工法にて得たもの
で、加熱コイルの発熱を抑えつつ、部品点数及び作製工
数を低減するものである。

【００１９】請求項１０記載の発明は、加熱コイルに高
周波電流を供給するインバータ回路と、前記加熱コイル
から発生する高周波磁界によって加熱される被加熱物
と、前記被加熱物を載置するプレートとを有し、前記加
熱コイルと前記プレートと前記インバータ回路を一体と
して、部品点数及び作製工数を低減するものである。

【００２０】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の第一の実施例について説明
する。図１は本実施例の誘導加熱装置の断面図である。
被加熱物１１を高周波磁界によって誘導加熱する加熱コ
イル１２は、被加熱物１１が載置されるプレート１４の
下にあり、コイル台１６上に配置されている。プレート
１４の材質はセラミックで、筐体１５によって保持され
る。

【００２１】特に図示していないが、加熱コイル１２は
インバータ回路１３と接続されており、高周波電流が供
給される。加熱コイル１２の材質は本実施例の場合銅を
用いている。

【００２２】図２は加熱コイル１２と、コイル台１６を
上から見た図で、渦状の加熱コイル１２が配置されてお
り、コイル線間は、本実施例の場合空気で絶縁されてい
る。またコイル線間距離は２ｍｍとなっている。加熱コ
イル１２のターン数は簡易的に示したものであり、実際
のターン数は、本実施例の場合２０ターンである。コイ
ル線幅は１ｍｍとしている。通常このような単線のコイ
ルに高周波電流（本実施例の場合２０〜３０ｋＨｚ）を
供給した場合、表皮効果によってコイル線表面に電流が
集まる他、近接効果により更に電流分布に偏りが生じ、
加熱コイル損失が大となる。

【００２３】すなわち、加熱コイルの損失は、１）固有
抵抗に起因する損失、２）表皮効果による上昇分、３）
近接効果による上昇分の３つで構成される。

【００２４】近接効果の影響は、コイル線間を大とする
ことで回避できるが、発明者らは、実験により、コイル
線間を２ｍｍ以上確保できれば実用レベルの加熱コイル
損失になることを確認している。具体的には、例えばコ
イル線間が１ｍｍの場合の近接効果による損失アップ分
は、４２Ｗあるのに対し、２ｍｍとすることにより１４
Ｗにまで低減できることを確認している。本実施例の場
合、加熱コイル損失は５０〜８０Ｗ程度が実用的に冷却
可能なレベルであり、近接効果による損失アップ分が４
２Ｗもあると、その他の損失も含めて１００Ｗ程度とな
り、実用的でない。本実施例においてはこの様な理由か
らコイル線間距離略２ｍｍとしている。

【００２５】また図２において、加熱コイル１２の断面
高さは略２ｍｍであり、加熱コイル１２の断面積を２平
方ｍｍとしている。上記したように近接効果による加熱
コイル１２の損失アップはコイル線間を２ｍｍ以上確保
することにより実用レベルとなるが、固有抵抗に起因す
る損失については、断面積を所定以上確保する必要があ
る。発明者らの実験によれば、この断面積は略２平方ｍ
ｍでコイル損失８０Ｗ程度であり、実用レベル内であ
る。

【００２６】以上より、加熱コイルの断面形状は、長方
形の場合、図２に示すように縦薄型の形状とすることに
より、実用レベルの加熱コイル損失に抑制することが可
能となり、また本実施例の単線加熱コイルは導電体板を
プレスによって打ち抜くなどの方法で容易に得ることが
できるので、従来の複数素線を撚り合わせたコイル線を
比較して、コイル損失を抑えつつ、部品点数、作製工数
を大幅に低減することが可能となる。

【００２７】図３は、断面高さ略１ｍｍの加熱コイル２
枚を重ね合わせる方法により、図２の加熱コイル１２と
同等の加熱コイルを得たものである。本方法は断面高さ
を更に大としたい場合（例えば、高さ４ｍｍとして更に
コイル損失を小としたい場合など）に有効な工法とな
る。

【００２８】（実施例２）以下、本発明の第二の実施例
について説明する。図４は本実施例の誘導加熱装置の加
熱コイル１２と、コイル台１６の上面図及び断面図であ
る。本実施例においては、加熱コイル１２の断面を略円
形とし、さらに、隣接するコイル線の配置高さを交互に
上下させている。コイル断面積は略２平方ｍｍで、コイ
ル線間は最も接近した部分で２ｍｍとしている。

【００２９】このようにコイル断面が略円形の場合、断
面積２平方ｍｍで、コイル線間２ｍｍを確保することは
通常困難（本実施例に用いるφ１８０、ターン数２０タ
ーン程度のコイルの場合）であるが、本実施例のように
互いにコイル配置高さを変化させることにより可能とな
る。尚、本配置方法は特に断面が略円形に限定されるも
のでなく、他の断面形状の場合であっても、コイル線間
を十分確保して近接効果の影響を低減する効果がある。

【００３０】以上より一般的に入手容易な断面略円形の
コイルにおいても、配置高さを工夫することにより、第
一の実施例同様にコイル損失を抑えつつ、部品点数、作
製工数を低減することができる。

【００３１】（実施例３）以下、本発明の第三の実施例
について説明する。図５は本実施例の誘導加熱装置の加
熱コイル１２と、コイル台１６の上面図及び断面図であ
る。本実施例においては、加熱コイル１２の断面形状を
中空としている。コイル線間は最も接近した部分で２ｍ
ｍとしている。加熱コイルに流れる電流は表皮効果によ
り、コイルの表面部に集まるので、コイル中心部分は導
電にほとんど寄与しない。従って、加熱コイル１２の損
失は、中空でない場合とほぼ同等となる。以上より、本
断面形状にすることにより、加熱コイル損失を増大させ
ることなく、コイル作製必要な銅量を削減することがで
き、コストダウンを図ることができる。

【００３２】（実施例４）以下、本発明の第四の実施例
について説明する。図６は本実施例の誘導加熱装置の加
熱コイル１２と、コイル台１６の上面図及び断面図であ
る。本実施例においては、加熱コイル１２の断面形状を
三角形とし、底辺をコイル台側としている。コイル線間
は最も接近した部分で２ｍｍとしている。コイル線間に
働く近接効果による力の方向は、互いに引き合う方向で
あるが、加熱コイル１２の上に載置される被加熱物とコ
イル間に働く方向は反発方向である。従って、電流は、
コイル側面と下面に集中し、上面部分は電流密度として
は粗であるから、本実施例のように底面をコイル台側に
した三角形の断面形状とすれば、コイル断面を有効に利
用することができる。

【００３３】以上より、底面をコイル台側にした三角形
の断面形状とすることにより、第一の実施例と比較し
て、コイル断面を有効に利用することができ、第一の実
施例におけるコイル損失とほぼ同等でありながら、コイ
ル作製に必要な銅量を削減することができ、コストダウ
ンが可能となる。

【００３４】（実施例５）以下、本発明の第五の実施例
について説明する。図７は本実施例の誘導加熱装置の加
熱コイル１２と、コイル台１６の上面図及び断面図であ
る。本実施例においては、加熱コイル１２の断面形状を
略長方形とし、その角部に曲率約０．３ｍｍの丸みを持
たせている。一般的に断面形状において、鋭角などのエ
ッジ部分があると、電界集中発生し、電流はエッジ部分
に集中するが、本実施例のように丸みを持たせることに
より、この影響を回避することができる。尚、本実施例
においては長方形の断面であるが、特に長方形に限定す
るものでなく、三角形などエッジを有する断面において
は等しく本効果が得られるものである。

【００３５】（実施例６）以下、本発明の第六の実施例
について説明する。図８は本実施例の誘導加熱装置の加
熱コイル１２と、プレート１４の断面図で、加熱コイル
１２のコイル線に合わせて渦状溝がトッププレート１４
に設けられている。加熱コイル１２のコイル線間は２ｍ
ｍが確保されている。本構成により、従来の誘導加熱装
置と比べ、加熱コイル１２とプレート１４が１つの部品
にできる。この構成とすることにより、従来と比べて格
段に商品の薄型化が可能となり、使い勝手や収納性ある
いはデザイン性の向上に大きく寄与できるものである。

【００３６】また、本実施例における加熱コイル１２の
損失はプレート１４を介して被加熱物１１の加熱に寄与
できるため、従来の加熱構成と比べて被加熱物１１への
エネルギー効率が大となる。このように本実施例により
加熱構成部品点数の削減が可能となり、更に加熱コイル
１２はプレート１４へ埋設されるため、従来必要であっ
た加熱コイル１２とプレート１４間の空隙が不要とな
り、加熱コイル１２の高さも含めて、従来と比べて大幅
な筐体１５の薄型化が可能となる。加熱コイル１２の発
熱は、被加熱物１１の加熱に有効に利用できる。

【００３７】本実施例における加熱コイル１２は、あら
かじめ、導電体板（例えば銅板、アルミ板など）打ち抜
きあるいは導電体（銅、アルミなど）鋳型形成により得
て、渦状溝３１に挿入する工法で、簡単に実現できるも
のである。

【００３８】また、加熱コイル１２は、図６に示したプ
レート１４の渦状溝３１に高温にて溶融した導電体（例
えば高耐熱半田あるいはアルミ、銅など）を流入させ、
低温にて凝固させることにより、上記工法よりも更に容
易に得ることができる。この工法によれば、渦状溝３１
の溝形状を変更すれば、自在の断面の加熱コイル１２
を、極めて容易に得られる。

【００３９】（実施例７）以下、本発明の第七の実施例
について説明する。図９は本実施例の誘導加熱装置の断
面図で、加熱コイル１２は、プレート１４に埋設され、
さらに、インバータ回路１３も支持具３３によって、プ
レート１４に接続されている。

【００４０】本構成により、加熱コイル１２とインバー
タ回路１３との接続は、プレート１４上で行うことが可
能となり、作製工数を削減することが可能となる。また
商品のメンテナンス性も向上することができる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、加熱コ
イルを単線とし、そのコイル線間を所定以上に確保する
ことにより、加熱コイルの損失を実用レベルまで抑えつ
つ、部品点数及び作製工数を削減した、低コストの誘導
加熱装置を得ることができる。

【００４２】特に、請求項８、９、１０記載の発明によ
れば、被加熱物を載置するプレートと加熱コイルを一体
化することにより、簡素な部品点数かつ、筐体の薄型化
が容易に図れ、更に効率も高い加熱構成が得られる。以
上より、小形、高性能かつ低コストの誘導加熱装置を実
現できるものである。

【００４３】さらに、請求項９記載の発明によれば、溶
融させた導電体をプレートに設けた渦状溝に流入する工
法により、自在の形の加熱コイルを容易に得ることがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例の誘導加熱装置の断面図

【図２】同、誘導加熱装置の加熱コイルの詳細図

【図３】同、誘導加熱装置の加熱コイルの別の詳細図

【図４】本発明の第二の実施例の誘導加熱装置の加熱コ
イルの詳細図

【図５】本発明の第三の実施例の誘導加熱装置の加熱コ
イルの詳細図

【図６】本発明の第四の実施例の誘導加熱装置の加熱コ
イルの詳細図

【図７】本発明の第五の実施例の誘導加熱装置の加熱コ
イルの詳細図

【図８】本発明の第六の実施例の誘導加熱装置の加熱コ
イル付近の詳細図

【図９】本発明の第七の実施例の誘導加熱装置の要部断
面図

【図１０】従来例の誘導加熱装置の要部断面図

【図１１】同、誘導加熱装置の加熱コイルの詳細図

【図１２】同、誘導加熱装置のコイル台の要部底面図

【符号の説明】

１２加熱コイル１３インバータ回路１１被加熱物１４プレート３１渦状溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者崎山一幸大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者山下秀和大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波
電流を供給するインバータ回路とを備え、前記加熱コイ
ルは、そのコイル線間を略２ｍｍ以上確保した誘導加熱
装置。
【請求項２】加熱コイルは、そのコイル線の断面形状
を長方形とし、その断面積を略２平方ｍｍ以上とした請
求項１記載の誘導加熱装置。
【請求項３】加熱コイルは、略同寸法の複数の加熱コ
イルを厚み方向に重ね合わせてなる請求項１記載の誘導
加熱装置。
【請求項４】加熱コイルは、そのコイル線の断面形状
を略円形とし、その断面積を略２平方ｍｍ以上とした請
求項１記載の誘導加熱装置。
【請求項５】加熱コイルは、そのコイル線の断面形状
を中空とした請求項１記載の誘導加熱装置。
【請求項６】加熱コイルは、そのコイル線の断面形状
を三角形とした請求項１記載の誘導加熱装置。
【請求項７】加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波
電流を供給するインバータ回路とを有し、前記加熱コイ
ルは、そのコイル線断面角部に、曲率略０．３ｍｍ以上
の丸みを持たせた誘導加熱装置。
【請求項８】加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波
電流を供給するインバータ回路と、前記加熱コイルから
発生する高周波磁界によって加熱される被加熱物と、前
記被加熱物を載置するプレートとを有し、前記加熱コイ
ルは、そのコイル線間を、略２ｍｍ以上確保し、前記加
熱コイルと前記プレートを一体とした誘導加熱装置。
【請求項９】加熱コイルは、高温にて溶融した導電体
をプレートに形成された渦状溝に流入させた後、低温に
て凝固させる工法にて得られる請求項８記載の誘導加熱
装置。
【請求項１０】加熱コイルと、前記加熱コイルに高周
波電流を供給するインバータ回路と、前記加熱コイルか
ら発生する高周波磁界によって加熱される被加熱物と、
前記被加熱物を載置するプレートとを有し、前記加熱コ
イルと前記プレートと前記インバータ回路を一体とした
誘導加熱装置。