JP2002231431A - 誘導加熱装置用加熱コイル - Google Patents
誘導加熱装置用加熱コイルInfo
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Abstract
減のできる安価な加熱コイルを実現し、小形かつ低コス
トの誘導加熱装置を提供すること。 【解決手段】 電気導体11を渦巻き状に巻回し、その
線間に電極13を設けて線間に発生する浮遊容量との共
振を阻止あるいは低減することにより、高周波域の抵抗
上昇を低減して、低損失かつ安価な誘導加熱装置を実現
している。
Description
ラン、あるいは工場などで使用される誘導加熱装置に関
するもので、さらに詳しくはその加熱コイルに関するも
のである。
熱調理器を例に取り上げ、図8〜12を用いて説明す
る。図8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
に埋設されている磁性体で、材質はフェライトである。
磁性体7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。8
は冷却装置で、加熱コイル2の冷却のために加熱コイル
2側面から軸流ファンなどを用いて強制空冷にて冷却し
ている。
図9に示すように加熱コイル2のコイル線は渦巻き状に
巻回されており、そのコイル線は、直径0.3mm〜
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、その表面は樹脂材
料の電気絶縁物で自己融着可能な材質によって覆われて
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。コイル線間は密着しており、自己融着効果に
よって接着されて、その形状を保持している。一般に加
熱コイル2の温度はその発熱により150〜180℃と
なるため、電気絶縁物の耐熱も150〜180℃必要で
ある。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
のような細い素線を用いている理由は、加熱コイル2に
流れる周波数20〜30kHz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。
2が発生する高周波磁界により加熱コイル2のコイル線
間に作用する近接効果によって、コイル線に流れる電流
分布が不均一となることを防ぐためである。
特性を示す図で、数十MHzにおいて、高周波抵抗のピ
ークが存在することがわかる。この理由は加熱コイルの
巻回中にコイル線間に発生する浮遊容量とコイルのイン
ダクタンス分の共振によるものであり、その値は、浮遊
容量をC、インダクタンスをLとすると、 f=1/(2π√(LC)) で与えられるものである。本従来例の場合、インダクタ
ンス分は数十μHであり、浮遊容量は数十pFとなる。
電気的な等価回路を図12に示す。
における高周波抵抗の増加を縦軸を拡大して見た図であ
る。この図に示すように、共振周波数によるピークの裾
野が低い周波数での高周波抵抗の上昇に寄与している。
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は、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
という第1の課題と、加熱コイルに流れる高周波電流の
周波数が高くなればなるほど、加熱コイルの損失が極め
て大きくなるという第2の課題である。
イルの製造工程及び製造コストを低減し、安価な装置を
提供する目的で、特開昭60−243996あるいは特
開平4−337606のように、導電板を渦巻き状に打
ち抜く等の工法で、撚り線を用いない簡素なコイル線の
加熱コイルが提案されている。
誘導加熱装置用加熱コイルにおいては、表皮効果による
影響を回避することが困難で、加熱コイルの損失は従来
よりも大きくなり、加熱効率の低下や冷却装置の大型化
が問題となる。
に、流れる高周波電流と電気導体材質に応じた表皮深さ
に対して十分薄い層とし、複数の層を重ねる方法も別途
開示されているが、このような方法においても、上記周
波数アップ時の損失増加の課題は解決できない。
構成で加熱コイル損失及び必要冷却を低減し、安価かつ
高加熱効率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。
に本発明は、電気導体を渦巻き状に巻回し、前記電気導
体の線間に電極を設け、前記電極はアース接続されたこ
とを特徴とする誘導加熱装置用加熱コイルとするもので
ある。
を渦巻き状に巻回し、前記電気導体の線間に電極を設
け、前記電極はアース接続されたことを特徴とする誘導
加熱装置用加熱コイルとするものである。
浮遊容量を線間に設けた電極をアース接続しているた
め、この容量をなくすことが可能となり、結果簡素な構
成で、高周波域での損失上昇のない低コストかつ低損失
の誘導加熱装置用加熱コイルを実現できるものである。
の側面に電気絶縁体を介してアルミ蒸着にて形成したこ
とを特徴とする請求項1記載の誘導加熱装置用加熱コイ
ルとするものである。
気絶縁体を介してアルミ蒸着にて形成しているため、よ
り簡素に低コストかつ低損失の誘導加熱装置用加熱コイ
ルを実現できるものである。
抵抗成分を挿入したことを特徴とする請求項1記載の誘
導加熱装置用加熱コイルとするものである。
を挿入しているため、機器からの漏れ電流を小とするこ
とが可能となり、請求項1記載の誘導加熱装置用加熱コ
イルをさらに高効率とすることが可能となるものであ
る。
所定周波数での抵抗成分を挿入したことを特徴とする請
求項3記載の誘導加熱装置用加熱コイルとするものであ
る。
での抵抗成分を挿入しているため、機器からの漏れ電流
を小とすることが可能となり、請求項3記載の誘導加熱
装置用加熱コイルよりもさらに高効率とすることが可能
となるものである。
ついて図1〜4を用いて説明する。図1は加熱コイル1
0と被加熱物12の位置関係を示した図で、非加熱物1
2の下側に加熱コイル10は設けられている。図2は加
熱コイル10の詳細を示す図で、11は、高周波電流が
流れることにより、高周波磁界を発生する渦巻き状に巻
回された電気導体で本実施例の場合は銅線を用いてい
る。この渦巻きのターン数は、図2においては簡易的に
図示するため7ターン程度であるが実際には非加熱物1
2の形状、材質などにより様々であり、通常の鉄鍋など
を加熱する誘導加熱調理器においては、例えば20〜3
0ターン程度である。13は電気導体11の線間に設け
られた、電極で、電気導体11とは電気的に絶縁されて
いる。またこの電極13はアース接続されている。以上
の構成を等価回路に置き換えた図が、図3である。図3
に示すように本構成では、加熱コイル線間に発生する浮
遊容量の間に電極13が設けられかつ接地されている。
従って浮遊容量は電気的に存在しないことになる。以上
より従来例で述べた共振の発生または、十分な低減が可
能となり、結果高周波領域での抵抗を小さくすることが
可能となる。図4はこの場合の周波数−高周波抵抗の図
である。図に示すように本構成によれば、従来の共振に
よるピークはなくなる。以上より、簡単な構成で、高周
波抵抗の上昇を回避でき、損失が小さく、高効率の誘導
加熱装置が実現可能となる。
について図5を用いて説明する。図5は本構成の加熱コ
イル10の詳細を示した図で、電気導体11の上に電気
絶縁体20を介して電極13をアルミ蒸着して形成して
いる。本構成によりあらかじめ電気導体11の上に電極
13を形成して巻回することが可能となり、より低コス
トの誘導加熱装置用加熱コイルを実現できる。
について図6を用いて説明する。図6は本構成の加熱コ
イル10の等価回路を示した図で、電気導体11の線間
に設けられた電極13は抵抗成分24を介して接地され
ている。以上より機器からの漏れ電流を抵抗成分24に
より低減することが可能となり、第2の実施例よりもさ
らに高効率の誘導加熱装置用加熱コイルを実現できるも
のである。
について図7を用いて説明する。図7は本構成の加熱コ
イル10の等価回路を示した図で、電気導体11の線間
に設けられた電極13はコンデンサによる特定周波数で
の抵抗成分25を介して接地されている。以上より機器
からの漏れ電流を特定周波数(すなわち共振周波数付近
で抵抗成分があればよい)での抵抗成分25により低減
することが可能となり、第3の実施例よりもさらに高効
率の誘導加熱装置用加熱コイルを実現できるものであ
る。
明によれば、細線を撚り合わせたリッツ線を用いること
なく、簡単な構成でかつ高周波域でも損失上昇のない低
コストかつ低損失の誘導加熱装置用加熱コイルを実現で
きるものである。
に低コストの誘導加熱装置用加熱コイルを実現できる。
ば、さらに低損失すなわち高効率の誘導加熱装置用加熱
コイルを実現できる。
熱コイルと被加熱物の位置関係を示す図
熱コイルの構成を示す図
熱コイルの等価回路を示す図
熱コイルの高周波抵抗の特性を示す図
熱コイルの構成を示す図
熱コイルの等価回路を示す図
熱コイルの等価回路を示す図
Claims (4)
- 【請求項1】 電気導体を渦巻き状に巻回し、前記電気
導体の線間に電極を設け、前記電極はアース接続された
ことを特徴とする誘導加熱装置用加熱コイル。 - 【請求項2】 電極は、電気導体の側面に電気絶縁体を
介してアルミ蒸着にて形成したことを特徴とする請求項
1記載の誘導加熱装置用加熱コイル。 - 【請求項3】 電極とアース間に抵抗成分を挿入したこ
とを特徴とする請求項1記載の誘導加熱装置用加熱コイ
ル。 - 【請求項4】 電極とアース間に所定周波数での抵抗成
分を挿入したことを特徴とする請求項3記載の誘導加熱
装置用加熱コイル。
Priority Applications (1)
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JP2001029070A JP4457500B2 (ja) | 2001-02-06 | 2001-02-06 | 誘導加熱装置用加熱コイル |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002231436A (ja) * | 2001-02-06 | 2002-08-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 誘導加熱装置用加熱コイル |
JP2002231435A (ja) * | 2001-02-06 | 2002-08-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 誘導加熱装置用加熱コイル |
-
2001
- 2001-02-06 JP JP2001029070A patent/JP4457500B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2002231435A (ja) * | 2001-02-06 | 2002-08-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 誘導加熱装置用加熱コイル |
JP4613425B2 (ja) * | 2001-02-06 | 2011-01-19 | パナソニック株式会社 | 誘導加熱装置用加熱コイル |
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