JP2004342339A

JP2004342339A - 電磁誘導加熱調理器

Info

Publication number: JP2004342339A
Application number: JP2003134001A
Authority: JP
Inventors: Masao Morita; 正夫守田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2023-05-13
Also published as: JP4048367B2

Abstract

【課題】安価な部品構成で、シールドリングの損失を低減することができる電磁誘導加熱調理器を提供する。
【解決手段】誘導加熱コイル１、この誘導加熱コイル１を取り付けるコイル台２、誘導加熱コイル１の下方に設置された高透磁率部材３及びコイル台２に取り付けられたシールドリング６を備えた電磁誘導加熱調理器において、シールドリング６は、非磁性導電体リングと、この非磁性導電体リングの少なくとも一端部に設けられたリッツ線リングと、を備えたものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電磁誘導加熱調理器に係り、特に、シールドリングの損失を低減することができる電磁誘導加熱調理器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電磁誘導加熱調理器は、平板状加熱コイルと加熱コイルの下部に配置された磁気遮蔽層と、加熱コイルの略外周に沿わせた筒状の非磁性導体よりなり、非磁性導体の上端を加熱コイル上端より上部に位置させ、非磁性導体の下端を磁気遮蔽層の上端よりも下部に位置させ、磁路を非磁性導体に囲まれた領域に制限し、平板状加熱コイルの上部に位置する被加熱物底面に磁束を集中させている（例えば特許文献１）。
【０００３】
また、従来の電磁誘導加熱調理器は、被加熱物下方に加熱コイル設け、該加熱コイルの周囲に導電材料からなりドーナツ状に構成するシールドリングを備え、シールドリングにリッツ線を用いている（例えば特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５８−１７８９８６号公報（第２頁、第３図）
【特許文献２】
特開平１０−３０２９５３号公報（段落００３６）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献１に示された従来の電磁誘導加熱調理器では、非磁性導電帯の上端と下端に渦電流が集中するので、非磁性導電帯の損失が大きいという問題があった。
【０００６】
また、特許文献２に示された従来の電磁誘導加熱調理器では、シールドリングをリッツ線のみで構成されているが、リッツ線は高価なためコストアップとなる問題があった。
【０００７】
この発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、安価な部品構成で、シールドリングの損失を低減することができる電磁誘導加熱調理器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電磁誘導加熱調理器は、誘導加熱コイル、この誘導加熱コイルを取り付けるコイル台、上記誘導加熱コイルの下方に設置された高透磁率部材及びコイル台に取り付けられたシールドリングを備えた電磁誘導加熱調理器において、上記シールドリングは、非磁性導電体リングと、この非磁性導電体リングの少なくとも一端部に設けられたリッツ線リングと、を備えたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態１による電磁誘導加熱調理器を示す要部断面図、図２はシールドリングの拡大図、図３はシールドリングの渦電流分布及び渦電流損失の計算モデル条件図、図４、５はシールドリングの渦電流分布図である。
【００１０】
図１において、誘導加熱コイル１がコイル台２の上面に取り付けられ、コイル台２の下面には、誘導加熱コイル１に対向した位置にフェライトなどの高透磁率部材からなる高透磁率部材３が設けられている。誘導加熱コイル１の上方には筐体（図示せず）に支持されたトッププレート４があり、その上に被加熱物である鍋５等が載置される。そして、コイル台２の外周部が、シールドリング６で覆われいる。シールドリング６は、図２に示すように非磁性導電体リング７とリッツ線リング８からなり、非磁性導電体リング７の両端部にリッツ線リング８が設けられている。
【００１１】
この構成において、誘導加熱コイル１に電流が流れると、シールドリング６には誘導加熱コイル１に流れる電流と略逆向きの渦電流が流れ、この渦電流は誘導加熱コイル１の作る磁束と略逆向きの磁束を作る渦電流となる。従って、誘導加熱コイル１の作る磁束をシールドリング６が相殺してもれ磁束の低減化が図られる。このように、シールドリング６は外部へのもれ磁束を低減するが、通常、アルミやＳＵＳ３０４等の非磁性導電体が用いられる。磁性体を用いると、大きな渦電流損失を生じるためである。一方、非磁性導電板を用いても、磁性体を用いた場合と比べると十分に小さいが渦電流損失は生じる。
【００１２】
そこで、まず、シールドリング６に流れる渦電流分布について、シールドリング６が短い場合と長さが十分な場合について、シールドリング６の２次元軸対称モデルで計算により求めた。その結果を図３〜５により説明する。
計算条件は図３に示すように、シールドリング６は非磁性導電体リング７のみで構成され、リッツ線リング８がない形状である。誘導加熱コイル外径１９０ｍｍ、高さ４ｍｍ、シールドリング６内径２２０ｍｍ、高さは短い場合が２０ｍｍ、長い場合が２００ｍｍ（長さが十分に長いといえる）、厚さ２ｍｍとし、シールドリング６の上端部は誘導加熱コイル１の上面よりも４ｍｍ上方にあるようにした。
【００１３】
上記の条件により計算した渦電流損失分布を図４に示す。横軸は非磁性導電体リング７の高さ方向の位置を示しており、誘導加熱コイル１の上面部をゼロとし、上方をプラス、下方をマイナスとしている。縦軸は非磁性導電体リング７の上端部に流れる渦電流を１として規格化して示している。
渦電流損失分布は、非磁性導電体リング７の上端と下端の端部に渦電流が集中していることが分かる。
【００１４】
次に、非磁性導電体リング７の長さが長い場合について計算すると、非磁性導電体リング７の長さを誘導加熱コイル１から見て上下に約１００ｍｍの長さとして計算すると、図５に示すように端部への集中は生じないで、誘導加熱コイル１の上面部のゼロの位置が最大となるが値は小さく、従って、損失は小さい。
【００１５】
このように、非磁性導電体リング７の長さを長くすれば、損失は小さいが、上方にはトッププレート４、下方にはロースター（図示せず）や制御基板（図示せず）があり、長さの制約があり長くできず、長さ２０ｍｍ程度が現実的な長さである（実際は２０ｍｍでも長い方である）。
また、非磁性導電体リング７の厚さを厚くすれば渦電流損失を低減できそうであるが、誘導加熱コイル１は通常数十ｋＨｚの周波数で運転されるので、たとえば、２０ｋＨｚで運転されると、非磁性導電体リング７の表皮厚さは１ｍｍ以下となるので、厚くする効果は小さい。
【００１６】
上記のように、非磁性導電体リング７の長さが２０ｍｍでは、非磁性導電体リング７の上端と下端の端部に生じる渦電流が避けられないので、渦電流の集中を回避するためには、非磁性導電体リング７の代わりに互いに電気的に絶縁された素線を束にして撚線したリッツ線を用いればよいが、リッツ線は非磁性導電体リング７と比べて高価なので、高さ方向の全体にリッツ線リング８を用いるのはコスト的に不利である。
【００１７】
そこで、図２に示すように渦電流が集中する非磁性導電体リング７の上端と下端の必要とされる端部のみにリッツ線リング８を用いた。
【００１８】
次に、非磁性導電体リング７の上下端にリッツ線リング８を設けたシールドリング６において、非磁性導電体リング７に対するリッツ線リング８の配置を変えたものを実施例１、２として、非磁性導電体リング７のみとした比較例１〜４と渦電流損失について計算により比較した。この結果を表１、図３、図６、図７により説明する。
図６は図３のシールドリング６の拡大図であり、図６（ａ）は、実施例１を示し、非磁性導電体リング７とリッツ線リング８の内径を略同一としたものである。図６（ｂ）は、実施例２を示し、リッツ線リング８を非磁性導電体リング７の内径側に配置したものである。図７はシールドリングの渦電流損失比較図である。表１は、実施例１、２と比較例１〜４の計算条件とシールドリングの渦電流損失比較をまとめたものである。
【００１９】
【表１】

【００２０】
比較例１〜４は、非磁性導電体リング７のみとしたもので、図３、表１に示すように、比較例１は、厚さ１ｍｍ、高さ２０ｍｍ、比較例２は、厚さ２ｍｍ、高さ２０ｍｍ、比較例３は、厚さ４ｍｍ、高さ２０ｍｍ、比較例４は厚さ２ｍｍ、高さ２００ｍｍであり、いずれも非磁性導電体リング７内径は２２０ｍｍである。
【００２１】
実施例１．
計算条件図は図３、図６（ａ）に示すように非磁性導電体リング７とリッツ線リング８の内径を略同一としたものである。非磁性導電体リング７内径２２０ｍｍ、高さ１２ｍｍ、厚さｔは２ｍｍ、リッツ線リング８の高さ４ｍｍ、シールドリング６の高さＨは２０ｍｍ、シールドリング６の上端部は誘導加熱コイル１の上面よりも４ｍｍ上方にある。また、誘導加熱コイル外径１９０ｍｍである。
【００２２】
この構成によるシールドリング６の渦電流損失を表１、図７に示す。図７は縦軸は渦電流損失比を示し、比較例２（厚さ２ｍｍ、高さ２０ｍｍの非磁性導電体リング７を用いた場合）を１として規格化している。
表１、図７に示すように、非磁性導電体リング７の端部にリッツ線リング８のない比較例１〜４については、ケース高さ２００ｍｍの比較例４が、ケース高さが２０ｍｍの比較例１〜３よりも渦電流損失が少なく、約０．６５である。
しかし、この場合、非磁性導電体リング７のみの比較例２（渦電流損失を１として規格化）の場合と比べて損失は約６５％に低減しているが、長さ２０ｍｍ程度が現実的な長さであり（実際は２０ｍｍでも長い方である）、好ましいとはいえない。
また、実施例１〜３のうち、厚さが１ｍｍの比較例１が渦電流損失が一番高く約１．２５であり、厚さが厚くなると渦電流損失が低下し、厚さが２ｍｍの比較例２では渦電流損失が１、厚さが４ｍｍのケース３では渦電流損失が約０．９５であり、渦電流損失の低下は少ない。
【００２３】
一方、非磁性導電体リング７の上下端部にリッツ線リング８を設けた実施例５は、渦電流損失が０．７であり、比較例２の場合と比べて損失を約７０％に低減される。
【００２４】
以上のように、リッツ線リング８を非磁性導電体リング７の内径側に配置したので、シールドリング６全体が非磁性導電体リング７の場合と比べて渦電流損失を低減することができる。
また、シールドリング６全体がリッツ線リング８の場合と比べてコストを低減することができる。
また、シールドリング６の外径を小さくできるので、他の部品類を配置しやすくすることができる。
【００２５】
実施例２．
計算条件図は図３、図６（ｂ）に示すようにリッツ線リング８を非磁性導電体リング７の内径側に配置したものである。非磁性導電体リング７内径２２０ｍｍ、高さ２０ｍｍ、厚さｔは２ｍｍ、リッツ線リング８の高さ４ｍｍ、シールドリング６の高さＨは２０ｍｍ、シールドリング６の上端部は誘導加熱コイル１の上面よりも４ｍｍ上方にある。また、誘導加熱コイル外径１９０ｍｍである。
【００２６】
この構成によるシールドリング６の渦電流損失は表１、図７に示すように、実施例２は、渦電流損失が約０．６であり、比較例２の場合と比べて損失は約６０％に低減される。
【００２７】
以上のように、リッツ線リング８を非磁性導電体リング７の内径側に配置したので、安価な部品構成により、リッツ線リング８の渦電流損失をより低減することができる。
【００２８】
なお、実施例１、２では、リッツ線リング８を、非磁性導電体リング７の上端と下端の両方に配置した場合を示したが、渦電流損失の効果が小さくなるものの、使用条件により上端と下端のどちらか一方でもよい。
また、リッツ線リング８を非磁性導電体リング７の外径側に配置した場合は、渦電流損失の低減効果は少ない。非磁性導電体リング７の外周側には渦電流の集中が殆ど生じなく損失も少ないからである。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、誘導加熱コイル、この誘導加熱コイルを取り付けるコイル台、上記誘導加熱コイルの下方に設置された高透磁率部材及びコイル台に取り付けられたシールドリングを備えた電磁誘導加熱調理器において、上記シールドリングは、非磁性導電体リングと、この非磁性導電体リングの少なくとも一端部に設けられたリッツ線リングと、を備えたので、安価な部品構成で、シールドリングの損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す電磁誘導加熱調理器の要部断面図である。
【図２】この発明の実施の形態を示す電磁誘導加熱調理器のシールドリングの拡大図である。
【図３】この発明の実施の形態を示す電磁誘導加熱調理器のシールドリングの渦電流分布及び渦電流損失の計算モデル条件図である。
【図４】この発明の実施の形態を示す電磁誘導加熱調理器のシールドリング部の渦電流分布図である。
【図５】この発明の実施の形態を示す電磁誘導加熱調理器のシールドリングの渦電流分布図である。
【図６】この発明の実施の形態を示す電磁誘導加熱調理器のシールドリングの渦電流損失の計算モデル条件図である。
【図７】この発明の実施の形態を示す電磁誘導加熱調理器のシールドリングの渦電流損失の比較図である。
【符号の説明】
１誘導加熱コイル、２コイル台、３高透磁率部材、６シールドリング、７非磁性導電体リング、８リッツ線リング。

Claims

誘導加熱コイル、この誘導加熱コイルを取り付けるコイル台、上記誘導加熱コイルの下方に設置された高透磁率部材及びコイル台に取り付けられたシールドリングを備えた電磁誘導加熱調理器において、
上記シールドリングは、非磁性導電体リングと、
この非磁性導電体リングの少なくとも一端部に設けられたリッツ線リングと、を備えたことを特徴とする電磁誘導加熱調理器。
非磁性導電体リングとリッツ線リングの内径を略同一としたことを特徴とする請求項１記載の電磁誘導加熱調理器。
リッツ線リングを非磁性導電体リングの内径側に配置したことを特徴とする請求項１記載の電磁誘導加熱調理器。