JP2005129350A - Electromagnetic induction heating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、渦巻形の加熱コイルにより被加熱体を誘導加熱する電磁誘導加熱装置に関する。 The present invention relates to an electromagnetic induction heating device that induction-heats an object to be heated by a spiral heating coil.
電磁誘導加熱装置は加熱コイルに交番電流を流すことにより、加熱コイルの磁束を被加熱体に鎖交させて渦電流を誘起し、抵抗損により被加熱体を発熱させるものであるが、特に加熱コイルとして渦巻形コイルを用いたものは平板状の被加熱体の加熱に適し、例えば特許文献1に記載されたような電磁調理器などに応用されている。
The electromagnetic induction heating device is an apparatus that induces eddy current by causing the magnetic flux of the heating coil to interlink with the heated body by flowing an alternating current through the heating coil, and heats the heated body due to resistance loss. A coil using a spiral coil is suitable for heating a flat plate-like object to be heated, and is applied to, for example, an electromagnetic cooker described in
図7は鉄板などの板材を加熱する従来の電磁誘導加熱装置の原理図で、図7の(A)は平面図、(B)は(A)のB−B線に沿う断面図、(C)は同じくC−C線に沿う断面図である。図7において、板状の磁性材からなる被加熱体1と平行に、渦巻形の加熱コイル2が隙間を介して配置され、加熱コイル2は電磁誘導電源3に接続されている。いま、電源3から加熱コイル2に交番電流を供給すると、加熱コイル2の磁束が被加熱体1と鎖交し、図7(A)にハッチングで示したような範囲に渦電流が生じ、被加熱体1は抵抗損により発熱する。
FIG. 7 is a principle view of a conventional electromagnetic induction heating device for heating a plate material such as an iron plate, FIG. 7A is a plan view, FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. ) Is a cross-sectional view along the line C-C. In FIG. 7, a
図7の(B)及び(C)に一点鎖線で示した曲線は、被加熱体1に対する加熱コイル2の加熱力(渦電流)の分布を示すものである。加熱コイル2の発生磁束は、磁束相互の影響から被加熱体1の平面内で磁束密度に粗密を生じ、被加熱体1を流れる渦電流も磁束密度に略比例し大きいところと小さいところが生じる。その結果、渦電流は図示の通り、コイル巻き幅(図示w)の略中心付近を頂点として、巻き幅の端に向かって減少し、被加熱体1はドーナッツ状態に加熱される。そのため、平面内の温度分布が不均一になり、被加熱体1を歪ませたり、被加熱体1の上に置いた物体の加熱を不均一にしたりする。
The curves indicated by the alternate long and short dash lines in FIGS. 7B and 7C show the distribution of the heating force (eddy current) of the
この発明の課題は、加熱コイルによる被加熱体に対する加熱力の分布を均一にし、もって被加熱体を均等に加熱することにある。 An object of the present invention is to make the distribution of the heating force applied to the object to be heated by the heating coil uniform, thereby heating the object to be heated evenly.
上記課題を解決するために、この発明は、渦巻形の加熱コイルにより被加熱体に渦電流を生じさせ、前記被加熱体を加熱する電磁誘導加熱装置において、前記加熱コイルを複数個に分割し、これらの分割コイルを互いに隣り合わせて配列するものである(請求項1)。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides an electromagnetic induction heating apparatus for heating an object to be heated by generating an eddy current in the object to be heated by a spiral heating coil, and dividing the heating coil into a plurality of parts. These divided coils are arranged next to each other (claim 1).
従来の加熱コイルは一般に単一であり、またいくつかに分割されていても、例えば上記した特許文献1にも示されているように、それらの分割コイルは互いに同心的に配置されている。このような従来構成においては、発生磁束相互の影響から磁束密度に粗密が生じ、すでに述べたように加熱力に大小が生じて被加熱体を均等に加熱することができない。請求項1の発明は加熱コイルを複数個に分割し、これらの分割コイルを互いに隣り合わせて配列する。これにより、磁束密度の粗密現象を緩和し、被加熱体に生じる渦電流の大小を平均化して被加熱体の均等加熱を実現するものである。
A conventional heating coil is generally single, and even if it is divided into several parts, as shown in, for example,
請求項1の発明において、隣接する2つの前記分割コイルの電流方向は互いに反対にする(請求項2)。これにより、隣接する加熱コイル相互の渦電流の干渉による加熱力の低下を避けることができる。
In the invention of
請求項2の発明において、隣接する特定の2つの前記分割コイルのみは電流方向を互いに同一にして、前記被加熱体に対する加熱力分布を変えるようにすることができる(請求項3)。例えば、被加熱体の中央部分は熱が集まりやすいため、温度が上がりやすい。その場合、被加熱体の中央部分に位置する2つの分割コイルの電流方向を互いに同一にすれば、この2つの分割コイルの中間で向きの異なる渦電流同士が干渉して加熱力が弱まり、温度上昇が緩和される。 In the second aspect of the present invention, only the specific two adjacent divided coils may have the same current direction so as to change the heating power distribution with respect to the object to be heated (claim 3). For example, the temperature tends to rise because heat tends to collect in the central portion of the heated object. In that case, if the current directions of the two divided coils positioned in the center portion of the heated body are made the same, the eddy currents having different directions interfere with each other in the middle of the two divided coils, and the heating power becomes weaker. The rise is mitigated.
請求項2又は請求項3の発明において、複数個の前記分割コイルを互いに直列に接続し、これら分割コイルの両端の接続関係を変えて前記電流の方向を定めるようにするとよい(請求項4)。
In the invention of
請求項1の発明において、前記各分割コイルと前記被加熱体との距離を変えて前記被加熱体に対する加熱力の分布を変えるようにすることができる(請求項5)。その場合、前記分割コイルの一部を折り曲げて前記被加熱体から離し、この部分と前記被加熱体との距離を変えるようにすることができる(請求項6)。 In the first aspect of the invention, the distribution of the heating force with respect to the heated body can be changed by changing the distance between each of the divided coils and the heated body (invention 5). In that case, a part of the divided coil can be bent and separated from the object to be heated, and the distance between this part and the object to be heated can be changed.
請求項1の発明において、前記各分割コイルの巻き密度を変えて前記被加熱体に対する加熱力の分布を変えるようにしてもよい(請求項7)。 In the first aspect of the present invention, the distribution of the heating force with respect to the object to be heated may be changed by changing the winding density of each of the divided coils (invention 7).
請求項1の発明において、裸線からなる前記加熱コイルを無機質高耐熱性の絶縁体で保持し、この絶縁体を介して前記被加熱体に固定するとよい(請求項8)。裸線を使用することにより、温度分布調整のために加熱コイルを被加熱体に接近させた場合に、通常のコイル絶縁では被加熱体からの放射熱により絶縁耐力が損なわれるような近距離でも加熱コイルの損傷の危険性がなくなる。 In the first aspect of the present invention, the heating coil made of bare wire may be held by an inorganic high heat resistant insulator and fixed to the object to be heated via the insulator (invention 8). Even when the heating coil is brought close to the heated body to adjust the temperature distribution by using a bare wire, even in a short distance where the dielectric strength is impaired by radiant heat from the heated body in normal coil insulation. The risk of damage to the heating coil is eliminated.
この発明によれば、加熱コイルを複数個に分割し、これら分割コイルを互いに隣り合わせて配列することにより、単一コイルにおける加熱力の強弱を平均化し、全体として被加熱体の温度分布の均等化を図ることができる。 According to the present invention, the heating coil is divided into a plurality of parts, and these divided coils are arranged adjacent to each other, thereby averaging the strength of the heating force in the single coil and equalizing the temperature distribution of the object to be heated as a whole. Can be achieved.
以下、図1〜図6に基づいて、この発明の実施の形態を説明する。なお、従来例と対応する部分には同一の符号を用いるものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol shall be used for the part corresponding to a prior art example.
図1は、この発明の基本的な実施の形態としての実施例1を示し、図1の(A)は加熱装置の平面図、(B)は(A)のB−B線に沿う断面図、(C)は同じくC−C線に沿う断面図である。図1において、加熱コイル2は複数個(図示は4個)の長円形の平板な分割コイル4〜7に分割され、これらの分割コイル4〜7は互いに隣り合うように、被加熱体1と平行にかつ被加熱体1との間に隙間を介して配列されている。また、隣り合う分割コイル同士は一方の分割コイル4〜7の巻き始めが他方の分割コイル4〜7の巻き終わりに接続され、互いに直列に電磁誘導電源3に接続された各分割コイル4〜7の電流の方向は、矢印で示すように交互に逆になっている。
FIG. 1 shows Example 1 as a basic embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view of a heating device, and FIG. 1B is a sectional view taken along line BB in FIG. , (C) is a cross-sectional view along the line CC. In FIG. 1, the
図1(A)にハッチングにより範囲を示した加熱力(渦電流)は、図1の(B)及び(C)に一点鎖線で示した強弱で分布する。まず、分割コイル4〜7の配列方向(図1の上下方向)については、各分割コイル4〜7による渦電流が互いに強め合う隣接コイル間で頂点になる渦電流の山が複数個(図示は3個)生じ、それよりも小さい山が分割コイル4及び7により図1(A)の上下両端に生じている。すなわち、加熱コイル2を複数個に分割したことにより、渦電流の分布の山が複数個(図示は5個)生じ、それらの大きさは単一コイルに比べて小さくなっている。その結果、被加熱体1の幅方向(図1の上下方向)の加熱力の強弱は単一コイル(図7)に比べて緩和され、温度分布もなだらかに均等化される。
The heating power (eddy current) whose range is indicated by hatching in FIG. 1 (A) is distributed with the strength shown by the one-dot chain line in FIGS. 1 (B) and 1 (C). First, with respect to the arrangement direction of the divided coils 4 to 7 (vertical direction in FIG. 1), there are a plurality of eddy current peaks at the vertices between adjacent coils in which the eddy currents by the divided coils 4 to 7 strengthen each other (not shown). 3), and smaller peaks are formed at the upper and lower ends of FIG. That is, by dividing the
また、分割コイル4〜7の長手方向(図1の左右方向)については、両端の巻き幅の略中央で頂点になる2つの山が生じるが、各分割コイル4〜7の巻き数は単一コイルよりも少なくなるため、山も単一コイルに比べて小さくなる。その結果として、被加熱体1の縦方向(図1の左右方向)の温度分布もなだらかに均等化される。
Moreover, about the longitudinal direction (left-right direction of FIG. 1) of the split coils 4-7, although two peaks which become a vertex at the approximate center of the winding width of both ends arise, the number of turns of each split coil 4-7 is single. Since there are fewer than coils, the peaks are also smaller than a single coil. As a result, the temperature distribution in the vertical direction (the left-right direction in FIG. 1) of the
実施例1では、図1の上下方向にのみ分割コイルを配列したが、更に多数の分割コイルに細分して前後左右に敷き詰め、より均等な温度分布を得ることが可能である。一方、実施例1では被加熱体の加熱コイルとの対向面は平面としたが、加熱コイルを分割することにより、円筒面や球面などの複雑な形状を持つ被加熱体に対しても分割コイルを容易に沿わせることができ、単一コイルを被加熱体に合わせて変形させるよりも加熱効率がよくなる。 In the first embodiment, the divided coils are arranged only in the vertical direction of FIG. 1, but it is possible to further subdivide into a large number of divided coils and spread them in the front, rear, left and right to obtain a more uniform temperature distribution. On the other hand, in Example 1, the surface facing the heating coil of the object to be heated is a flat surface. However, by dividing the heating coil, the divided coil can be applied to the object to be heated having a complicated shape such as a cylindrical surface or a spherical surface. The heating efficiency can be improved as compared with the case where the single coil is deformed in accordance with the object to be heated.
上記した温度分布が均等な被加熱体は、焼き物調理加工、例えばお好み焼きの鉄板に応用すれば、鉄板を隅々まで均等に加熱できるので、調理品質が良好になるだけではなく、鉄板全体に多数個を載せて同時に調理することができる。また、被加熱体の表面が均等に加熱できることから、金属などの表面熱処理が均質化し、更に誘導加熱可能な金属部品などの洗浄後の直接乾燥や繊維、皮革製品、紙などを鉄板上に展開して加熱乾燥することが可能になる。一方、均等に加熱できることから、被加熱体の板厚が薄くても熱ひずみが起こり難いため、被加熱体を薄板にして軽量化を図ることができる。 The above-mentioned heated object with uniform temperature distribution can be heated evenly to every corner when applied to grilled food cooking process, for example, okonomiyaki iron plate. You can put the pieces and cook at the same time. In addition, since the surface of the object to be heated can be heated evenly, the surface heat treatment of metal, etc. is homogenized, and direct drying after washing of metal parts that can be induction-heated and fibers, leather products, paper, etc. are spread on the iron plate It becomes possible to heat and dry. On the other hand, since heating can be performed uniformly, even if the thickness of the heated object is thin, thermal strain hardly occurs. Therefore, the heated object can be thinned to reduce the weight.
図2は、この発明の実施例2を示し、図2の(A)は加熱装置の平面図、(B)は(A)のB−B線に沿う断面図、(C)は同じくC−C線に沿う断面図である。実施例2は実施例1において、中央部の2つの分割コイル5,6の接続を変えたものである。通常、被加熱体の中心部は、周囲に発生する熱が集まってくるため温度が上昇しやすくなる。この現象を軽減するためには、隣り合う分割コイル間で渦電流を干渉させ、中心部の加熱力を低下させるとよい。
2A and 2B show a second embodiment of the present invention, in which FIG. 2A is a plan view of a heating device, FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 2A, and FIG. It is sectional drawing which follows a C line. The second embodiment is different from the first embodiment in that the connection between the two
実施例2はそのような例を示すもので、図2において、隣り合う分割コイル5,6は巻き始め同士及び巻き終わり同士が接続され、互いの電流方向が矢印で示すように同一にされている。これにより、分割コイル5と分割コイル6の中間で各々の渦電流が互いに打ち消しあい、図2(B)に一点鎖線で示すように、渦電流の中央の山の頂点が抑えられる。これにより、被加熱体1の中心部の発熱が減少し、周辺部からの熱の移動による過度の昇温が抑えられる。
Example 2 shows such an example. In FIG. 2, adjacent divided
図3は、この発明の実施例3を示し、図3の(A)は加熱装置の平面図、(B)は(A)のB−B線に沿う断面図である。実施例3は、各分割コイルと被加熱体との距離を変えて被加熱体に対する加熱力の分布を変えるようにした例を示すものである。上記したように、被加熱体の中心部は温度が上昇しやすくなる。そこで、図3において、中央部の2つの分割コイル5,6はその両側の分割コイル4,7よりも被加熱体1からの距離が遠くなるように設置されている。分割コイル4,7は被加熱体1との距離が遠くなることにより、被加熱体1と鎖交する磁束密度が低下し、被加熱体1の中心部の昇温が抑えられる。
3A and 3B show a third embodiment of the present invention, in which FIG. 3A is a plan view of the heating device, and FIG. 3B is a sectional view taken along line BB in FIG. Example 3 shows an example in which the distribution of the heating force with respect to the heated body is changed by changing the distance between each divided coil and the heated body. As described above, the temperature of the central portion of the heated object is likely to rise. Therefore, in FIG. 3, the two
図4はこの発明の実施例4を示す加熱装置の平面図で、図4の(A)は加熱コイルの両端部を粗巻きにした場合、(B)は同じく密巻きにした場合である。巻線の曲率の大きい加熱コイルの端部は磁束が集中しやすいため、加熱力が高くなる傾向にある。この加熱力を抑えるためには、図4(A)に示すように、端部2aを粗巻きにして巻線の間隔を広げるとよい。これにより、加熱力が分散され、過度の昇温が抑えられる。一方、被加熱体の端部は熱の放散が多くなるため低温になる傾向があるが、その場合には図4(B)に示すように、逆に端部2aを蜜巻きにして巻線の間隔を狭めることにより、加熱力を集中させて昇温を促すことができる。
4A and 4B are plan views of a heating apparatus showing Embodiment 4 of the present invention. FIG. 4A shows a case where both ends of the heating coil are coarsely wound, and FIG. Since the magnetic flux tends to concentrate at the end of the heating coil having a large winding curvature, the heating power tends to increase. In order to suppress this heating force, as shown in FIG. 4A, it is preferable to widen the interval between the windings by roughly winding the
図5は、この発明の実施例5を示す加熱装置の側面図である。実施例5は、加熱コイル2の端部で加熱力を低下させる別の手段として、分割コイルの一部(端部)2aを折り曲げた例を示すものである。図示の通り、端部2aを折り曲げて被加熱体1から離すことにより、この部分で被加熱体1と鎖交する磁束密度を低下させ、図4(A)の実施例と同様の作用で昇温を抑えることができる。
FIG. 5 is a side view of a heating
図6は、この発明の実施例6を示し、図7の(A)は加熱装置の平面図、(B)は(A)のB−B線に沿う断面図、(C)は(B)の一部拡大図である。加熱力を調整するために、分割コイルごとに被加熱体との距離を調整する際、分割コイルによっては被加熱体にきわめて接近する場合があり、その場合には被加熱体からの放射熱で通常のコイル絶縁では絶縁耐力が失われる危険性がある。そこで、図6の実施例6において、分割コイル4〜7には絶縁が施されない裸線(銅線)がそのまま使用されている。これらの分割コイル4〜7は、セラミックや陶磁器などの無機質高耐熱性の絶縁体8で保持され、図6(C)に示すように、絶縁体8を介してボルト9により被加熱体1に固定されている。裸線の使用により、通常のコイル絶縁では被加熱体1からの放射熱により絶縁耐力が損なわれるような近距離でも、加熱コイル2が損傷する心配がない。
6A and 6B show a sixth embodiment of the present invention, in which FIG. 7A is a plan view of a heating device, FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line B-B in FIG. FIG. When adjusting the distance to the object to be heated for each divided coil in order to adjust the heating power, some divided coils may be very close to the object to be heated. With normal coil insulation, there is a risk of loss of dielectric strength. Therefore, in Example 6 of FIG. 6, bare wires (copper wires) that are not insulated are used as they are for the divided coils 4 to 7. These divided coils 4 to 7 are held by an inorganic high heat-resistant insulator 8 such as ceramic or ceramic, and as shown in FIG. It is fixed. By using a bare wire, there is no fear that the
1 被加熱体
2 加熱コイル
3 電磁誘導電源
4〜7 分割コイル
8 絶縁体
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記加熱コイルを複数個に分割し、これらの分割コイルを互いに隣り合わせて配列したことを特徴とする電磁誘導加熱装置。 In an electromagnetic induction heating apparatus that generates an eddy current in a heated object by a spiral heating coil and heats the heated object,
An electromagnetic induction heating apparatus, wherein the heating coil is divided into a plurality of parts and the divided coils are arranged adjacent to each other.
2. The electromagnetic induction heating apparatus according to claim 1, wherein the heating coil made of a bare wire is held by an inorganic high heat resistant insulator, and the heating coil is fixed to the object to be heated via the insulator. .
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Cited By (1)
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KR101307720B1 (en) * | 2006-10-02 | 2013-09-11 | 엘지전자 주식회사 | Electric range having induction heater |
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2003
- 2003-10-23 JP JP2003363457A patent/JP2005129350A/en active Pending
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KR101307720B1 (en) * | 2006-10-02 | 2013-09-11 | 엘지전자 주식회사 | Electric range having induction heater |
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