JP2000340352A

JP2000340352A - 電磁誘導加熱装置

Info

Publication number: JP2000340352A
Application number: JP11144829A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Kawai; 茂幸河合; Yoichi Kobayashi; 洋一小林; Yutaka Yoshida; 豊吉田
Original assignee: Toshiba Home Technology Corp
Current assignee: Toshiba Home Technology Corp
Priority date: 1999-05-25
Filing date: 1999-05-25
Publication date: 2000-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】限られた設置スペースであっても、コイルの
温度上昇を抑制し、負荷の電磁誘導加熱に適したインダ
クタンスを持つ加熱手段を得る。【解決手段】加熱手段11を構成する複数のコイル13
ａ，13ｂを積層させて、コイル13ａ，13ｂを直列接続す
る。これにより、加熱手段11の設置スペースが限られて
いても、全体の巻数Ｎを増加できる。よって、加熱に適
したインダクタンスＬを得ることができる。また、コイ
ル13ａ，13ｂを並列接続することにより、必要な巻数Ｎ
を細い線径のコイル13ａ，13ｂで作ることができ、温度
上昇を抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱手段を構成す
るコイルから発生する磁束により、対象となる負荷を電
磁誘導加熱する電磁誘導加熱装置に関し、特にコイルの
構造に考慮した電磁誘導加熱装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】この種の電磁誘導加熱
装置は、直流電圧をスイッチング素子によりスイッチン
グすることにより、負荷の近傍に設置した加熱手段に高
周波電流を供給し、対象となる負荷を電磁誘導加熱する
ように構成していた。ところが、負荷の被加熱面積が小
さい場合には、加熱手段を構成するコイルの全体形状も
小さくせざるを得ず、加熱手段の設置スペースやコイル
の巻数が制限されて、適切なインダクタンスを得ること
ができない。また、適切なインダクタンスを得るため
に、コイルの線径を細くすると、コイルの断面積が小さ
くなるため線材の抵抗値が増大して、温度上昇が顕著に
なるという欠点を有していた。

【０００３】本発明は、上記問題点を解決しようとする
もので、限られた設置スペースであっても、コイルの温
度上昇を抑制し、併せて負荷の電磁誘導加熱に適したイ
ンダクタンスを持つ加熱手段を得ることができる電磁誘
導加熱装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の電磁
誘導加熱装置は、前記目的を達成するために、入力交流
電圧を整流および平滑して直流電圧に変換する整流回路
と、この直流電圧をスイッチング素子によりスイッチン
グして加熱手段に高周波電流を供給し、対象となる負荷
を電磁誘導加熱させるインバータ回路とを備え、前記加
熱手段は複数のコイルを絶縁体を介して積層し、前記各
コイルを接続したものである。

【０００５】コイルを直列接続した箇所では、加熱手段
の設置スペースが限られていても、コイル全体の巻数を
増加することができ、また、コイルを並列接続した箇所
では、電流経路の増大が可能となり、いずれの場合も加
熱に適したインダクタンスを得ることができる。また、
コイルを直列接続した箇所では、線径を細くしなくて
も、巻数を増大することができ、コイルを並列接続した
箇所では、電流経路が増大しているので、共にコイルの
温度上昇を抑制できる。

【０００６】本発明の請求項２の電磁誘導加熱装置は、
前記請求項１の構成に加えて、前記各コイルを直列に接
続したものである。

【０００７】各コイルを直列接続すれば、加熱手段の設
置スペースが限られていても、コイル全体の巻数を増加
することが可能になり、加熱に適したインダクタンスを
得ることができる。また、各コイルの線径を細くしなく
ても、巻数を増大することができるため、コイルの温度
上昇を抑制できる。さらに、同じ巻数であっても、従来
よりも太い線材でコイルを形成することが可能であり、
温度上昇を起こすことなくコイルに大電流を流せる。こ
のように、各コイルを直列接続した場合には、コイル全
体の巻数を増加した効果が一層顕著になる。

【０００８】本発明の請求項３の電磁誘導加熱装置は、
前記請求項１の構成に加えて、前記各コイルを並列に接
続したものである。

【０００９】各コイルを並列接続すれば、加熱手段はコ
イルの数に応じて電流経路の増大が可能となり、加熱に
適したインダクタンスを得ることができる。また、設置
スペースが限られた状況で、各コイルの線径を細くして
も、電流経路が増大しているので、コイルの温度上昇を
抑制できるとともに、電流経路が増大している分だけ、
コイル全体として大電流を流すことができる。つまり、
各コイルを並列接続した場合には、電流経路が増大した
効果が一層顕著になる。さらに、積層したコイルを並列
接続すると、各コイルの電位差が少なくなるので、耐圧
の低い絶縁体を使用できる。

【００１０】

【発明の実施形態】以下、本発明における電磁誘導加熱
装置の各実施例について、添付図面を参照しながら説明
する。なお、これらの各実施例における電磁誘導加熱装
置は電磁調理器である。

【００１１】図１および図２は本発明の第１実施例を示
し、電磁調理器の主要な電気的構成を示す図１におい
て、１は例えばＡＣ１００Ｖの商用電源，２はチョーク
コイル３の他に、チョークコイル４およびコンデンサ５
により構成される整流回路であり、前記商用電源１から
の入力交流電圧はダイオードブリッジ３により整流され
た後、チョークコイル４とコンデンサ５とにより平滑さ
れ、直流電圧に変換されるようになっている。この直流
電圧が発生するコンデンサ５の両端間には、共振コンデ
ンサ６と、スイッチング素子７としての例えばＮＰＮ型
トランジスタ７との直列回路により構成されるインバー
タ回路８が接続される。

【００１２】11は、負荷である例えば鍋12の近傍に配置
される加熱手段である。加熱手段11は、同一形状を有す
る２つのコイル13ａ，13ｂからなり、これらのコイル13
ａ，13ｂは絶縁性を確保するために、例えばマイカ板あ
るいはガラス材からなる絶縁体14を介在して積層される
とともに、隣接するコイル13ａ，13ｂどうしが直列に接
続される。そして、加熱手段11の一方の端子15は、トラ
ンジスタ７のコレクタと共振コンデンサ６の一端との接
続点に接続されるのに対し、加熱手段11の他方の端子16
は共振コンデンサ６の他端に接続され、加熱手段11と共
振コンデンサ６との並列回路が形成される。18は、トラ
ンジスタ７の制御端子すなわちベースにパルス信号を供
給して、インバータ回路８を駆動するためのインバータ
駆動回路である。

【００１３】図２に示すように、加熱手段11を構成する
２つのコイル13ａ，13ｂは、同一方向に螺旋状に巻回さ
れており、巻数や直径も同一に形成される。また、隣接
するコイル13ａ，13ｂどうしを直列接続するために、コ
イル13ａの外側端子とコイル13ｂの内側端子とを共通の
端子17として接続するとともに、コイル13ａの内側端子
を前記一方の端子15とし、コイル13ｂの外側端子を前記
他方の端子16としている。

【００１４】次に上記構成につき、その作用を説明す
る。鍋12内に収容した被加熱物を加熱するには、図示し
ない操作スイッチにより加熱開始を指示する。すると、
図１において、トランジスタ７がインバータ駆動回路18
によりスイッチングされて、加熱手段11を構成する各コ
イル13ａ，13ｂに高周波電流が流れ、各コイル13ａ，13
ｂから発生する磁束により、加熱手段11の近傍にある前
記鍋12に渦電流が誘導される。そして、この渦電流と鍋
12の持つ電気抵抗によってジュール熱が発生し、鍋12自
体が加熱されるとともに、鍋12内の被加熱物も加熱され
る。

【００１５】ここで、電磁調理器の特に加熱手段11に関
わる入力電力Ｐは、次の数１にて表わせる。但し、Ｋは
定数，Ｅは入力電圧，Ｉは入力電流，Ｌはコイル13ａ，
13ｂのインダクタンス，Δｔはスイッチング周期であ
る。

【００１６】

【数１】

【００１７】この場合、インバータ駆動回路18によるス
イッチング周期は一定であるため、入力電力Ｐはインダ
クタンスＬに反比例する。ここで、コイル13ａ，13ｂに
おけるインダクタンスＬは、次の数２にて表わせる。但
し、ｋ´は定数、Ｎはコイル13ａ，13ｂ全体の巻数であ
る。

【００１８】

【数２】

【００１９】すなわち、インダクタンスＬはコイル13
ａ，13ｂの巻数Ｎの二乗に比例するが、巻数Ｎそのもの
は加熱手段11の設置スペースに関係する。

【００２０】本実施例では、加熱手段11を構成する複数
のコイル13ａ，13ｂを積層させて、これらのコイル13
ａ，13ｂを直列接続しているので、加熱手段11の設置ス
ペースが限られていても、コイル13ａ，13ｂ全体の巻数
Ｎを増加することが可能になり、加熱に適したインダク
タンスＬを得ることができる。また、各コイル13ａ，13
ｂの線径を細くしなくても、巻数Ｎを増大することがで
きるため、コイル13ａ，13ｂの温度上昇を抑制できる。
さらに、同じ巻数Ｎであっても、従来よりも太い線材で
コイル13ａ，13ｂを形成することが可能であり、温度上
昇を起こすことなくコイル13ａ，13ｂに大電流を流せる
利点もある。

【００２１】また、実施例上の効果として、各コイル13
ａ，13ｂは同一方向に巻かれていて、お互いが同巻数で
同直径に形成され、しかも一方のコイル13ａの外側端子
と他方のコイル13ｂの内側端子とを接続しているので、
各コイル13ａ，13ｂから負荷である鍋12に対し同方向の
磁束を発生させることができる。したがって、加熱に適
した加熱手段11を構成することが可能となる。

【００２２】次に、本発明の第２実施例を図３および図
４に基づき説明する。なお、前記第１実施例と同一部分
には同一符号を付し、共通する箇所の詳細な説明は重複
するため省略する。

【００２３】電磁調理器の主要な電気的構成を示す図３
において、本実施例における２つのコイル13ａ，13ｂ
は、同一方向に螺旋状に巻回されており、巻数や直径も
同一に形成されるが、第１実施例とは異なり、隣接する
コイル13ａ，13ｂどうしが並列に接続される。具体的に
は、コイル13ａ，13ｂの一端どうしを連結した一方の端
子21が、トランジスタ７のコレクタと共振コンデンサ６
の一端との接続点に接続され、コイル13ａ，13ｂの他端
どうしを連結した他方の端子22が、共振コンデンサ６の
他端に接続される。また、図４に示すように、コイル13
ａ，13ｂの内側端子どうしを一方の端子21とし、コイル
13ａ，13ｂの外側端子どうしを他方の端子22としてい
る。その他の構成は、前記第１実施例と同じである。

【００２４】本実施例においても、図示しない操作スイ
ッチにより加熱開始を指示すると、トランジスタ７がイ
ンバータ駆動回路18によりスイッチングされて、加熱手
段11を構成する各コイル13ａ，13ｂに高周波電流が流
れ、各コイル13ａ，13ｂから発生する磁束により、加熱
手段11の近傍にある前記鍋12に渦電流が誘導される。そ
して、この渦電流と鍋12の持つ電気抵抗によってジュー
ル熱が発生し、鍋12自体が加熱されるとともに、鍋12内
の被加熱物も加熱される。この場合、加熱手段11を構成
する複数のコイル13ａ，13ｂを積層させて、これらのコ
イル13ａ，13ｂを並列接続しているので、加熱手段11は
コイル13ａ，13ｂの数に応じて電流経路の増大が可能と
なり、加熱に適したインダクタンスＬを得ることができ
る。また、設置スペースが限られた状況で、各コイル13
ａ，13ｂの線径を細くしても、電流経路が増大している
ので、コイル13ａ，13ｂの温度上昇を抑制できるととも
に、電流経路が増大している分だけ、コイル13ａ，13ｂ
全体として大電流を流すことができる。さらに、積層し
たコイル13ａ，13ｂを並列接続すると、各コイル13ａ，
13ｂの電位差が少なくなるので、前述のコイル13ａ，13
ｂを直列接続したものに比べて耐圧の低い絶縁体14を使
用できる利点もある。

【００２５】また、実施例上の効果として、各コイル13
ａ，13ｂは同一方向に巻かれていて、お互いが同巻数で
同直径に形成され、しかもコイル13ａ，13ｂの外側端子
どうしと、コイル13ａ，13ｂの内側端子どうしを各々接
続しているので、各コイル13ａ，13ｂから負荷である鍋
12に対し同方向の磁束を発生させることができる。した
がって、加熱に適した加熱手段11を構成することが可能
となる。また、同一方向に螺旋状に巻かれた複数のコイ
ル13ａ，13ｂを並列に接続するので、各コイル13ａ，13
ｂを結線するに際しては、コイル13ａ，13ｂの外側端子
どうしと内側端子どうしを一度に各々接続するだけでよ
い。このため、螺旋状に巻かれた複数のコイル13ａ，13
ｂを直列接続する第１実施例のように、一方のコイル13
ａの外側端子と他方のコイル13ｂの内側端子とを順に接
続するものに比べて、結線作業を簡単にできる利点があ
る。

【００２６】なお、第１実施例および第２実施例では、
２つのコイル13ａ，13ｂを直列または並列に接続するも
のだけを示しているが、例えば図５に示すように、６つ
のコイル13ａ〜13ｆを任意に接続して、各々のコイル13
ａ〜13ｆを順に積層してもよい。このようにすれば、例
えばコイル13ａ，13ｂを直列接続した箇所では、加熱手
段11の設置スペースが限られていても、コイル13ａ，13
ｂ全体の巻数Ｎを増加することができ、コイル13ａ，13
ｂおよびコイル13ｃ，13ｄを並列接続した箇所では、電
流経路の増大が可能となり、いずれの場合も加熱に適し
たインダクタンスＬを得ることができる。また、コイル
13ａ，13ｂを直列接続した箇所では、線径を細くしなく
ても、巻数Ｎを増大することができ、コイル13ａ，13ｂ
およびコイル13ｃ，13ｄを並列接続した箇所では、電流
経路が増大しているので、共にコイル13ａ〜13ｄの温度
上昇を抑制することができる。

【００２７】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、種々の変形実施が可能である。例えば、電磁誘導
加熱を利用した保温釜，電気ポット，アイロン，コーヒ
ーメーカなどの各種電磁誘導加熱装置に、本発明を適用
できる。また、加熱手段を構成するコイルの個数や結線
は各実施例のものに限定されない。

【００２８】

【発明の効果】本発明の請求項１の電磁誘導加熱装置
は、入力交流電圧を整流および平滑して直流電圧に変換
する整流回路と、この直流電圧をスイッチング素子によ
りスイッチングして加熱手段に高周波電流を供給し、対
象となる負荷を電磁誘導加熱させるインバータ回路とを
備え、前記加熱手段は複数のコイルを絶縁体を介して積
層し、前記各コイルを接続したものであり、限られた設
置スペースであっても、コイルの温度上昇を抑制し、併
せて負荷の電磁誘導加熱に適したインダクタンスを持つ
加熱手段を得ることができる。

【００２９】本発明の請求項２の電磁誘導加熱装置は、
前記請求項１の構成に加えて、前記各コイルを直列に接
続したものであり、この場合はさらに、コイル全体の巻
数を増加した効果が一層顕著になる。

【００３０】本発明の請求項３の電磁誘導加熱装置は、
前記請求項１の構成に加えて、前記各コイルを並列に接
続したものであり、この場合はさらに、電流経路が増大
した効果が一層顕著になるとともに、耐圧の低い絶縁体
を使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す電磁調理器の主要な
構成をあらわした回路図である。

【図２】同上加熱手段を構成するコイルを一部展開した
概略図である。

【図３】本発明の第２実施例を示す電磁調理器の主要な
構成をあらわした回路図である。

【図４】同上加熱手段を構成するコイルを一部展開した
概略図である。

【図５】本発明の他の変形例を示す加熱手段の回路図で
ある。

【符号の説明】

３整流回路８インバータ回路７トランジスタ（スイッチング素子） 11 加熱手段 13ａ〜13ｆコイル 14 絶縁体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田豊新潟県加茂市大字後須田2570番地１東芝ホームテクノ株式会社内Ｆターム(参考） 3K051 AA03 AA08 AC16 AC33 AC37 AD07 AD32 CD42 CD43 CD45 3K059 AA03 AA08 AC16 AC33 AC37 AC54 AD07 AD32 CD55 CD63 CD73 4B055 AA09 BA02 BA27 BA35 CB25 DA02 DB14 GC03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力交流電圧を整流および平滑して直流
電圧に変換する整流回路と、この直流電圧をスイッチン
グ素子によりスイッチングして加熱手段に高周波電流を
供給し、対象となる負荷を電磁誘導加熱させるインバー
タ回路とを備え、前記加熱手段は複数のコイルを絶縁体
を介して積層し、前記各コイルを接続したことを特徴と
する電磁誘導加熱装置。
【請求項２】前記各コイルを直列に接続したことを特
徴とする請求項１記載の電磁誘導加熱装置。
【請求項３】前記各コイルを並列に接続したことを特
徴とする請求項１記載の電磁誘導加熱装置。