JPS5833676B2 - デンキエネルギ−デンソウソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、交番磁界を発生する１つ又は２つ以上のコイ
ルに電圧又は電流の変化が生じるように、物理的にエネ
ルギーの再伝送をなし得るものを電磁的交番磁界を介し
て利用する電気的エネルギー伝送装置に関する。

１次側装置のコイルを目的に適うようにうまく制御すれ
ば、一般に２次側装置と称する任意のエネルギー受取物
を１次側装置に対する２次側装置の位置に依存して電磁
エネルギーで付勢し、これを任意の仕方で他のエネルギ
ー形に変換できる。

次のような特殊な目途のための装置は既に周知である。

保温、特に食物の保温装置であって、強磁性体から成る
熱蓄積器を板、格子類の形で食物容器内に入れておき、
後に容器の中味に蓄積器熱を再付与する為、誘導炉内に
運び込んで温め直すもの。

他の形式の熱発生の為いわゆるうず電流損を利用するも
のは、例えば加熱すべき或は熔融すべき品物を相応に形
成された誘導コイル内部に、即ちコイル磁場の強度の大
きな領域内に持ち込むような溶融炉である。

更に、開いた誘導場の確認或は表示の為この誘導場内０
こ指示ランプ付の環線を入れることも周知である。

本発明の目的は、冒頭に述べた種類の電磁エネルギー伝
送装置であって、エネルギーが板状基台の面、例えばテ
ーブル板の面を通って自由な使用に供せられており、そ
してエネルギーの受領は１次側装置で発生される交番磁
界中への２次側装置の簡単な持込みにより同装置を通し
て導入され得るような電磁エネルギー伝送装置を見出す
ことにある。

この目的は、本発明に従い、磁界発生用１次側装置とエ
ネルギー受取・変換用２次側装置とによる電磁的交番磁
界の作用及び特性を利用した電磁エネルギー伝送装置に
おいて、前記１次側装置は磁界発生用コイルを最終段に
持つ発振回路によって構成しかつこの１次側装置を板状
基台の上面下に設け、その基台の上面を越えて前記発振
回路が５ＫＨｚ〜２０ＫＨｚの超可聴周波数の交番磁界
を発生するように構成し、前記２次側装置は加熱すべき
物質用の陶磁器製容器から成り、該容器の発熱させるべ
き場所には導電性又は導磁性の薄い箔を保護層で被覆し
て備えておりそして前記２次側装置は前記磁界に応答す
べく前記１次側装置の上方の位置へ動かし得るように且
つその位置から離し得るようにすることにより達成され
る。

この装置によれば、ガルヴァーニ電流結合をなす必要な
しにまた漏洩による雑音発生、エネルギー浪費の如きか
っての障害なしくこ、受取物として働く２次側装置に電
気的エネルギーを個々の必要に応じて十分に与えること
ができる。

極めて一般的には各１次側装置毎に１つの２次側装置が
所属させられよう。

しかしながら２次側装置の事情や目的ｌこよっては、唯
一の１次側装置の交番磁界中に幾つかの２次側装置を持
込むことも考慮し得る。

その場合、２次側装置の働きの自由度は、場合によって
は固定的な振動点や滑り線によって制限してもよい。

能動１次側装置は１又は２以上の磁界発生コイルから成
り、該コイルは相応の発振回路の最終段もしくは最終出
力取出器でありかつ板状基台の表面下に各々所望の場所
に設けられており、その場合発振回路はそれ自体任意の
かつ自由な使用に供せられている電流源により給電可能
になっている。

発振回路は、例えば、５ＫＨ２〜２０ＫＨｚの如き超可
聴周波数の電磁的交番フィールドを発生する為に設けで
ある。

本発明による装置は、受動２次側装置の所望の熱発生場
所に電気的もしくは磁気的な導体層を装備し、ここに電
磁的交番フィールドが熱源としての損失を生せしめるよ
うな熱発生を行わせる。

この損失熱は、電気的導体層のうず電流積、反転磁化損
或は相応に形成された構成素子の誘電体損を経る途中で
発生される。

熱受領の程度は、２次側装置の種類及び形成法によって
、更には電磁的交番磁界内で当該装置をずらすことによ
り簡単に調節できる。

また熱受領は、純然たる熱保持効果（蓄積作用ではなく
連続的なエネルギー交付）から煮沸及び蒸焼の範囲の温
度まで使用することも可能である。

本装置の１次側装置の優れた実施形態においては、幅の
狭い帯状の螺旋状に巻回した絶縁された導体から成る１
つのコイルが設けられている。

この種の帯状巻線自体は磁気的に閉路された変圧器より
周知であり、変圧器に使用されるのは、断面積が大きく
ても都合よく曲がりそしてコイル枠に「−断面積の丸線
や角線の如く作り得るからである。

開かれた磁界の発生を問題とする本発明に関しては、新
規の作用が生ずる、というのは以前の等価ソレノイドで
も可能ではあろうが、帯状巻線によって受動部の導体層
に対する一定の結合が図れるからである。

平担な帯状コイル形状によって、殆んど結合のはずし得
る２倍の出力が得られる。

コイル内部には、そして場合によってはコイル下側にも
、低損失の強磁性体の磁芯を設は得る。

明かになったことは、特に使用した５ＫＨｚ〜２０ＫＨ
ｚの間では、既に比較的少ない磁界の発生で十分に高い
電圧が受動部の導体層に発生するということであり、こ
の電圧は例えば享楽し得る温度に食物を熱保持するのに
十分である。

経験によれば、加温装置としての特殊な使用法の場合に
は１次側装置の電力付与は約１５〜２゜Ｗに制限し、こ
れによって幾つかの装置を同時に運転する場合の皿にお
ける温度の高すぎやトラブルが電気的給電側でいくらか
回避されるようにしなければならない。

従ってコイルを発振器と構造的に結合させることが可能
であり、このことは共に例えば食卓の内側に持込み装置
させることを可能にする。

放射効率の制限は、コイル及び発振器の自己損失を制御
の下に同じに保ち、その結果自己損失によるテーブル板
の厄介な過熱を防ぐ。

１次側装置の給電回路、従って電磁的交番磁界の発生を
行うコイルは、それ自体周知の仕方及び通常の形式で種
々のやり方にて構成できる。

しかし優れた特定起草する回路では、プシップル的に制
御される２つの電力トランジスタを具備し、それらのコ
レクタ側では電磁的フィールドを発生する為のコイルと
コンデンサとが減衰の少ない共振回路を構成している。

自己励起する為、分離された帰還結合変成器を設けてい
る。

必要ならば、周波数依存性の追加の調整回路を、調整ト
ランジスタ及び並列抵抗器を有する共振回路の形で、電
力トランジスタのベース・エミッタ間に設けることがで
きる。

比較的高い温度領域で仕事する２次側装置の使用にあた
っては、１次側及び２次側両装置間に、熱逆戻し作用を
下方に形成する中間層を設けるのが有利である。

ここでは構造的に別々の中間位置を使うことの外、熱絶
縁性の中間層として板状基台を形成することを提案する
。

また２次側装置の下面は熱戻し作用を下方に作るため相
応の熱絶縁を施すこともできる。

２次側装置によるエネルギー受領の他の実施可能性は、
例えば冷却、発光、機械的エネルギー及び仕事への変換
等の分野でも存在する。

この場合には、極めて一般的にはエネルギーを発してい
る終段装置と結合する１つの導体巻線を導体層に代える
。

表面下に１次側装置が配置されている板状基台は、たい
てい既に述べた如くテーブル板であり、この概念にはバ
スや航空機における折りたたみテーブル、病床用の食卓
等も含まれる。

しかしながら板状基台という場合には、作業机、実験机
の類や垂直或は任意の他の状態で配置された板、例えば
壁鏡、たな等であってもよい。

本装置において加温装置として働く受動２次側装置は、
加温しようとする容器の容器底においてその一方の側或
は下側に設けた薄い導体層として形成する。

この導体層は例えばスパッタリングや蒸着でよく、場合
によってはガルヴァーニ的に補強できる。

しかしながら金属箔でも構成できる。最も広い意味の陶
磁器容器の場合、導体層は食器自動洗浄機で生じる磨耗
を防ぐ為、うわ薬等で被覆する。

箔を設ける場合には、良好な固定を図る為その箔を穿孔
し得る。

極めて一般的には導体層を例えばエポキシ樹脂で貼付け
て保護用被覆層を形成し得る。

場合によっては、強磁性体から成る導体層を選び、これ
によって導体層に導かれる電磁的交番磁界の磁力線密度
をいくらか高めさせ得る。

経験上、銀製の給仕板のような特殊鋼用具及びその他の
十分な大きさの金属盆は、交番磁界中に入れると、金属
箔を補助的（ここれらの下側に設けなくとも、白味の飲
食物を十分加温することになる。

また導体層は独立の発熱素子として弾性質の熱絶縁層上
に設けた金属箔の形で形成してもよい。

以下、添附図面に簡潔に概略的に示した１次側２次側両
装置から成る装置について、本発明を更に説明する。

第１図は、作業板１内に装置された能動１次側装置２と
そして加熱すべき皿の形態で上記作業板上に置いた受動
２次側装置３とを具備する装置を示す。

１次側装置２は本質的にはコイル４から成り、該コイル
は図示の実施例では扁平コイルとして螺旋状に巻回した
帯状の導体５を具備し、該導体は１方の側に電源端子７
を有する給電回路６と接続されている。

上述のコイルによって、開いた磁場が発生され、この磁
場は２次側装置における相応の装置と一定の結合をなす
が、その他の等価の普通のソレノイドでもよい。

コイル内部には、そして必要ならコイル外部にも低損失
のフェリ磁性体コアーを設は得る。

発生される電磁的交番磁界は、５〜２０ Ｋ、 Ｈｚ
。

従って比較的高い可聴周波数の範囲の周波数で運転され
る。

それ故場合によっては低周波数で生ずる非難のある妨害
を免れる。

誘導コイルの電気的内部損失は制御内に守る。

皿３の底には、例えば強磁性体から成る薄い導体層８が
設けである。

これにより容器中味が加温され、従って所望の箇所にお
いて皿の縁は冷いままとなる。

同様にして、第２図の如くコイル９を２次側装置３′の
脚部に設け、これを電路１０．１１を通して任意のエネ
ルギー消費装置、例えばランプとか或は通風機１３の駆
動用の小型モータ１２とかへ、電気エネルギーを送るこ
とができる。

第１図に示した実施例は、機器の下面を、水平又は少く
ともはり水平のテーブル板の上面に置いたものに関して
いるが、板状基台の上面が大きく傾斜し或は更に垂直で
あれば、例えば容易に離し得る装着手段として、ゴム吸
着器、吸着磁石その他のものを設けることができる。

金属層８は種々な形に形成でき、そして例えば穿孔１４
の在る金属箔から構成し、この穿孔を皿３の下側にし、
釉楽又はエポキシ樹脂の被覆層１５で固定して外部の機
械的影響から保護することができる。

また独立の熱パッドでもよく、例えば溝付の柔軟な箔８
′を断熱性の弾力性基層１６上に固定することができる
。

テーブル板と皿との間に位置させる弾力性の層は、通例
かるく弧状をした皿３の底下面に金属箔８′をなめらか
に整合させ、良好に加温する目的で、例えばふわふわし
た繊維素クッション類から形成される。

これに対し金属箔は層１６によりテーブル板に対して温
度的に絶縁される結果、ここでは僅かな熱損失しか生じ
ない。

このようにしたパッドを、例えば受皿と茶碗との間にゆ
るく嵌込むと、茶碗内の飲物を任意の長さで嗜好的に暖
く保ち得る。

この種の熱パッドは公告印刷にも使用できそして慣習に
従って投げ棄て得る程度に安い。

かかるパッド上に皿がなく或は他の熱導体が置かれる場
合には、金属箔ははソ５ワットに限定された交番磁界電
力にて本質的（こ１００℃を越える加熱は不可能なので
、燃焼や発火の危険はない。

また露出した熱い箔の接触は全く危険でない、というの
は薄い金属箔は触れる箇所の周囲からの熱を速く十分に
導出することは不可能であり、決して皮膚の火傷を負う
ことはない。

発生される交番磁界は、木材、合成樹脂又はガラスから
威るテーブル板を、その上に在るテーブル掛、ナプキン
その他を含めて貫通するが、これらに加温は生じない。

これに対し容器３に配列された導体層８には該層が交番
磁界中に置かれるや否や、熱保持効果（コ利用し得る温
度上昇が生ずる。

この場合、導体層８は、容器の重量及び取扱を決して害
さない程度に、薄くかつ軽くしである。

かかる装置の利点は、次のような点にある。

テーブル板に関してはそれが食卓であるか作業机である
かは重要でなく、付加器具がどんな種のものでも場所を
とらず、特別の管理を必要としたり或は先だって予備加
熱する必要がなく、危険性がない。

所望する正確に加減可能な熱はそれがもたらされる所で
生じ、即ち、例えば料理皿の底で生じ、このことは熱の
節約上有利であり、一方、皿縁部は僅かに温くなる程度
であるから自由に掴むことができる。

これらの事情次第では多数の使用可能性が生れる。

特に示して来た食卓上での飲食物の熱保持の可能性だけ
でなく、本装置の適用可能性は、周知の熱保持器具以外
は最初から持ち込まれていない航空機及びバス内の既述
の折畳テーブルや、例えば病院内の各病床に所属の食卓
板にも存在する。

この場合には、間違ったガルヴァーニ電流結合によって
現われる装置の安全性が特に重要と思われる。

勿論、皿及び類似容器並びにその他の任意の器具及び材
料でも、相応の設備において、昔の熱蓄積法でなしに、
その都晩の所望の体積の熱保持を行い得る。

適した給電回路は、例えば中間タップ付の界磁コイル２
０とコンデンサ３８とで、減衰の微かな１つの共振回路
をつくり、これをプッシュプル式に制御される２つの電
力トランジスタ２４．２４’のコレクタ間に置いて、構
成することができる。

この給電直流電圧は、コンデンサ２５（こおいて、コイ
ル２０の中間タップとトランジスタ２４゜２４′のエミ
ッタに印加される。

共振出力電圧の負の半サイクルでトランジスタ２４ 、
２４’のコレクタに抑制作用のある逆流が生ずるのを阻
ＩＥするため、阻止ダイオード２８及び２８′が設けで
ある。

発振器の自己励起は分離された変成器２６で帰還させて
行っており、該変成器の変成比は、共振回路に所望の最
大出力以上のものが引出されるや否や振動が周期的にと
ぎれるように定めてあり、その結果トランジスタは時間
的に阻止されて過負荷にならない。

コンデンサ２１に並列接続されており変成器２６から与
えられるトランジスタのベース制御電流を制限している
調節可能な抵抗器２７は、発振器の所望の最大出力限界
を定める役目をする。

抵抗器２９は装置を運転開始する際の始動に役立つ。

無負荷時には、共振回路は高いコレクタ遮断抵抗を形成
して、トランジスタを電流消費がごく小さい所謂「過電
圧状態」で振動させる。

今、例えば皿の下側にある金属性加熱箔をコイル２０の
磁界内に持って来れば、共振回路の特性は強く抑制され
る制御変圧器の特性で変化する。

以前のコレクタ側の過電圧状態は、今、抵抗整合での著
しい電力変換で移行し、即ち自己励磁周波数も高まる。

接続された装置において、コイル２０の磁界中に熱受取
物、例えば箔８を有する皿３が存在しないときの電流消
費をもつと節約する為には、調節可能な抵抗器２７の替
りに、トランジスタ３０及び並列抵抗器３４を有する補
充の調整回路と、並びにコイル３１とコンデンサ３２か
ら戒る追加の振動回路を設けることができる。

コイル３１の巻線の１方には、トランジスタ２４及び２
４′のエミッタ電流が流れる。

振動回路３１．３２は、減衰されないコレクタ回路３８
．２０の共振周波数に合せである。

振動回路３１．３２は、最終的に、ダイオード３３を介
して、阻止用直流電圧を調整トランジスタ３０のベース
に送る。

コイル２０の磁界内に、減衰させる熱受取物８が存在し
ない限り、阻止されたトランジスタ３０は、高抵抗値の
抵抗３４に原因して、プツシプル発振器を非常に小振幅
かつ少消費電流で振動させる。

コイル２０の磁界内に減衰作用物を持込まない場合には
、発振周波数が著しく増大する。

閂調されていた振動回路３１．３２は共振しなくなり、
その交番電圧及び閂時に調整直流電圧も消失する。

トランジスタ３０は開き、そしてトランジスタ２４及び
２４′の高められたベース電流制御によって全ての発生
器電力を解放する。

この回路又はρじ作用をする調整回路を備える熱保持装
置は、常に電流で付勢され続けており、そしてまず必要
の場合には（この為に特に投入スイッチを操作しなけれ
ばならないということなしに）、コイル２０の磁界内に
熱受取物８を持込んだ際、公称値の電力変換に移行する
。

勿論他の２次側装置でも同様である。

全般的に、本発明による回路を用いての調節可能な装置
では、日常必要な任意の電気的装置が問題となるという
ことを述べておく。

本発明の好ましい実施形態を要約して述べれば次の通り
である。

（１）磁界発生用１次側装置とエネルギー受取変換用２
次側装置とによる電磁的交番磁界の作用及び特性を利用
しての電磁エネルギー伝送装置において、１次側装置を
任意の板状基台の上面下に、その上面を越えて交番磁界
を形成するように前記基台と結合して配置し、１次側装
置は磁界発生用コイルを最終段に持つ発振回路で構威し
、発振回路は５ＫＨｚ〜２０ＫＨｚの超可聴周波数の交
番磁界を発生するように構成し、前記２次側装置は加熱
すべき物質用の陶磁器製容器から成り、該容器の発熱さ
せるべき場所には導電性又は導磁性の薄い箔を保護層で
被覆して備えておりそして磁界内に持込み可能な２次側
装置を前記板状基台上に離し得るように置くことができ
或は解除可能に固着できるようになしそして１次側装置
に対しては変位可能にした上記装置。

（２）唯一の１次側装置に複数個の２次側装置を配置し
て成る上記第１項の装置。

（３）２次側装置の動きを自由度を制限して成る上記第
２項に記載の装置。

１次側装置を板状基台の上面下に各々所望の場所に設け
て威る上記第１項〜第３項に記載の装置。

１次側装置には磁界発生コイルとして、狭く螺旋状に巻
回した導体から成るコイルを設けて成る上記第１項〜第
４項に記載の装置。

（６）１次側装置の給電回路はプッシュプル式に制御さ
れる２つの電力トランジスタを有し、それらのコレクタ
側にて磁界を発生する為のコイルとコンデンサとが１つ
の減衰の微い共振回路を構成するようにして成る上記第
１項〜第５項に記載の装置。

（７）自己励起の為、分離式の帰還用変成器を設けて成
る第６項に記載の装置。

（８）周波数依存性の追加の調整回路を、調整用トラン
ジスタ及び並列抵抗を有する共振回路の形態で、電力ト
ランジスタのベース・エミッタ間に設けて成る上記第６
項及び第７項に記載の装置。

２次側装置は食器、例えば皿、うつわ類として成る上記
第１項〜第８項に記載の装置。

（１０） 導体層を箔として形成し穿孔し、そしてエ
ポキシ樹脂で被覆して保護して成る上記第９項に記載の
装置。

（１１） うわ楽をかけたセラミックス又は陶磁器ｌ
こおいて導体層をうわ楽の下に位置させて成る上記第９
項に記載の装置。

（１２）導体層を強磁性体で形成して成る上記第９項〜
Ｈ項に記載の装置。

０３）２次側装置の装入に際し、比較的高温度の領域で
は１次側及び２次側両装置間に、熱返還を（５） （４） （９） はずむ中間層を設けるようにして成る上記第１項〜１２
項に記載の装置。

０４）２次側装置として、弾性質の熱絶縁層上に固定さ
れた金属箔を、独立の加熱素子として熱保持しようとし
ている容器類の下に設けて成る上記第１３項に記載の装
置。

【図面の簡単な説明】

第１図はテーブル板内に配置された１次側装置とそして
このテーブル板上に２次側装置として置かれた加熱すべ
き皿とを有する本装置の実施例、第２図はテーブル板内
に配置された１次側装置で通風機として形成した２次側
装置を作用させる例を示す図、第３図、第４図及び第５
図はそれぞれ２次側装置における導体層の可能な構成の
詳細図、第６図及び第７図は１次側装置を給電する為の
発振回路例を示した図面である。 １・・・・・・テーブル板、２・・・・・・１次側装置
、３・・・・・・２次側装置、４・・・・・・コイル、
５・・・・・・導体、６・・・・・・給電回路、７・・
・・・・電源端子、８・・・・・・導体層、９・・・・
・・コイル、・１２・・・・・・小型モータ、１３・・
・・・・通風機、１４・・・・・・穿孔、１５・・・・
・・被覆層、１６・・・・・・弾力性基層、２０・・・
・・・界磁コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 磁界発生用１次側装置とエネルギー受取・変換用２
   次側装置とによる電磁的交番磁界の作用及び特性を利用
   した電磁エネルギー伝送装置において、前記１次側装置
   は磁界発生用コイルを最終段に持つ発振回路によって構
   威しかつこの１次側装置を板状基台の上面下に設け、そ
   の基台の上面を越えて前記発振回路が５ＫＨｚ〜２０Ｋ
   Ｈｚの超可聴周波数の交番磁界を発生するように構威し
   、前記２次側装置は加熱すべき物質用の陶磁器製容器か
   ら成り、該容器の発熱させるべき場所には導電性又は導
   磁性の薄い箔を保護層で被覆して備えておりそして前記
   ２次側装置は前記磁界に応答すべく前記１次側装置の上
   方の位置へ動かし得るように且つその位置から離し得る
   ようにしたことを特徴とする上記装置。