JP2006181007A - 誘導加熱式炊飯器 - Google Patents

Abstract

【課題】低周波磁界を減少させ、外部に放出されることを低減した誘導加熱式炊飯器を提供する。
【解決手段】加熱コイル１から発生する商用周波数成分を持つ漏洩磁界を打ち消す２ｍｍ以上の厚みを有するアルミ材製のシールド手段１２を備えたものである。これによって、シールド手段１２には加熱コイル１から放射される低周波磁界により低周波成分を持つ誘導電流が流れ、その結果、シールド手段１２からは加熱コイル１から放射される誘導磁界を打ち消す方向に誘導磁界が発生し、互いの磁界が打ち消し合うことで、発生する低周波磁界を減少させ、外部に放出されることを低減させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、家庭用および業務用に用いられる誘導加熱式炊飯器に関するものである。

従来、誘導加熱装置において、加熱コイルの漏洩磁界を低減するために電磁シールド環を配置したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

これは、加熱コイルで生じた高周波磁界に誘導され電磁シールド環に誘導電流が流れ、更にこの誘導電流により、電磁シールド環には加熱コイルから発生する高周波磁界とは逆向きの高周波磁界が発生する。この結果、電磁シールド環から発生する高周波磁界が、加熱コイルの外周部に発生する高周波磁界を打ち消す様に作用するため、加熱コイルから漏洩する２０ｋ〜１００ｋＨｚ程度の高周波漏洩磁界が減少する。
特開昭５７−１１５７９５号公報

しかしながら、前記従来の構成では、高周波の漏洩磁界は電磁シールド環の効果により、減少させることができるが、加熱コイルから発生する電源周波数または電源の２倍周波数の磁界（以下、低周波磁界）は、鍋などの被加熱物ではほとんど吸収されず、また電磁シールド環では逆向きの磁界を十分発生させることができないため、低周波磁界が減少せず外部に放出されるという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、低周波磁界を減少させ、外部に放出されることを低減した誘導加熱式炊飯器を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱式炊飯器は、加熱コイルから発生する商用周波数成分を持つ漏洩磁界を打ち消す２ｍｍ以上の厚みを有するアルミ材製のシールド手段を備えたものである。

これによって、シールド手段には加熱コイルから放射される低周波磁界により低周波成分を持つ誘導電流が流れ、その結果、シールド手段からは加熱コイルから放射される誘導磁界を打ち消す方向に誘導磁界が発生し、互いの磁界が打ち消し合うことで、発生する低周波磁界を減少させ、外部に放出されることを低減させることができる。

本発明の誘導加熱式炊飯器は、加熱コイルから発生する低周波磁界を減少させ、外部に放出されることを低減させることができる。

第１の発明は、鍋と、この鍋を収容した鍋収容部と、この鍋収容部の外側に位置して鍋を誘導加熱する加熱コイルと、この加熱コイルに商用周波数成分を含む高周波電流を供給するインバータと、加熱コイルから発生する商用周波数成分を持つ漏洩磁界を打ち消す２ｍｍ以上の厚みを有するアルミ材製のシールド手段とを備えた誘導加熱式炊飯器とすることにより、シールド手段には加熱コイルから放射される低周波磁界により低周波成分を持つ誘導電流が流れ、その結果、シールド手段からは加熱コイルから放射される誘導磁界を打ち消す方向に誘導磁界が発生し、互いの磁界が打ち消し合うことで、発生する低周波磁界を減少させ、外部に放出されることを低減させることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、シールド手段は、筒形状とし、鍋収容部の側面部の外周に沿って設けたことにより、特に、炊飯器の上方に発生する低周波の漏洩磁界を低減させることができる。

第３の発明は、特に、第１の発明において、シールド手段は、鍋収容部の側面部を構成することにより、シールド手段が鍋収容部を構成した簡易構成で低周波の漏洩磁界を低減させることができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、加熱コイルを鍋の底部を誘導加熱する底面加熱コイルと、鍋の側面を誘導加熱する側面加熱コイルより構成し、前記側面加熱コイルの外径を鍋収容部の外径より小さくしたことにより、加熱コイルの外周部から発生する低周波漏洩磁界を効果的に打ち消すことができ、低周波の漏洩磁界をより低減させることができる。

第５の発明は、特に、第１の発明において、シールド手段は、円板状とし、加熱コイルの下方に位置して設けたことにより、シールド手段からは加熱コイルから放射される漏洩磁界を打ち消す方向に磁界が発生し、互いの磁界が打ち消し合うことで、低周波の漏洩磁界を低減させることができるとともに、シールド手段を加熱コイルに対向してその下方に配置することができるため、より効果的に低周波の漏洩磁界を低減できる。

第６の発明は、特に、第１の発明において、シールド手段は、リング状の形状とし、加熱コイルの下方に位置して設けたことにより、鍋の底部に配置されたセンサなどが設置場所の制約を受けることがないため、簡易にシールド手段を配置することができる。

第７の発明は、特に、第５または第６の発明において、加熱コイルを鍋の底部を誘導加熱する底面加熱コイルと、鍋の側面を誘導加熱する側面加熱コイルより構成し、シールド手段の外径を側面加熱コイルの外径より大としたことにより、側面加熱コイルの外周部から発生する低周波漏洩磁界を効果的に打ち消すことができるため、効果的に多くの低周波の漏洩磁界を低減することができる。

第８の発明は、特に、第６または第７の発明において、シールド手段は、その内径を底面加熱コイルの外径より小さくしたことにより、低周波の漏洩磁界の多くが発生している底面加熱コイルからの漏洩磁界を打ち消すことができるために、防磁性能を落とすことなく設置が簡易な状態で低周波の漏洩磁界を低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１〜図４は、本発明の実施の形態１における誘導加熱式炊飯器を示すものである。

図１に示すように、誘導加熱式炊飯器は、加熱コイル１と、加熱コイル１により誘導加熱される鍋１５と、この鍋１５を収容した鍋収容部１０と、鍋収容部１０を覆う蓋２と、加熱コイル１に商用周波数成分を含む高周波電流を供給するインバータ１１と、加熱コイル１から発生する商用周波数成分を持つ漏洩磁界を打ち消す２ｍｍ以上の厚みを有するアルミ材製のシールド手段１２とを備えている。

前記加熱コイル１は、鍋１５と磁気的に結合する形で鍋収容部１０の外側に位置しており、鍋１５の底部を誘導加熱する底面加熱コイル１ａと、鍋１５の側面を誘導加熱する側面加熱コイル１ｂより構成し、側面加熱コイル１ｂの外径を鍋収容部１０の外径より小さくしている。また、加熱コイル１の下部には鍋１５との磁気結合を高めるフェライトなどの磁性体１３が配置されている。

また、鍋収容部１０は、加熱コイル１を配設した樹脂で構成されたコイル枠１４と、コイル枠１４の上部に配設された内枠１６から構成されている。そして、図２に示すように、鍋収容部１０の側面部、すなわち内枠１６の外周に沿って、筒形状をしたシールド手段１２が設けられている。なお、鍋収容部１０は、コイル枠１４と内枠１６との２つの部材から構成することなく、１つの部材とすることであってもかまわない。

また、インバータ１１は、商用電源３に接続されるとともに加熱コイル１に接続されている。インバータ１１は商用電源３に接続される整流手段４と、整流手段４に接続される平滑コンデンサ６と、平滑コンデンサ６に並列に接続される共振コンデンサ７と半導体スイッチ８の直列接続体からなり、加熱コイル１が共振コンデンサ７に並列に接続されている。

以上のように構成された誘導加熱式炊飯器について、以下その動作、作用を説明する。

図３は、インバータ１１の各区間における電流経路を示しており、Ｉ３は商用電源３からの入力電流を、Ｉ４は整流手段４の出力電流を、Ｉ１は加熱コイル１に流れる電流をそれぞれ示している。商用電源３は、インバータ１１に商用周波数の電力を供給するため、入力電流Ｉ３は、商用周波数成分を持つ電流になる。インバータ１１では整流手段４により商用電力を整流して商用電源の２倍の周波数成分を持った電力に変換し、更に半導体スイッチ８を用いて２０ｋ〜１００ｋＨｚ程度の高周波電力に変換する。そして、この高周波電力は加熱コイル１に供給され、加熱コイル１から高周波磁界の形で鍋１５に供給される。鍋１５は、供給された高周波磁界により表層部に渦電流が生じ、その結果、発熱するに至る。そのため、加熱コイル１には、半導体スイッチ８が導通状態になったときに商用電源３→整流手段４→加熱コイル１→半導体スイッチ８のループで生じる商用周波数の２倍の成分をもつ低周波電流と、半導体スイッチ８の周波数に従って加熱コイル１に流れる高周波成分が重畳した電流Ｉ１が流れる。この内、高周波電流によってもたらされる高周波磁界はほとんどが鍋１５に吸収されるが、低周波電流によってもたらされる低周波磁界は鍋１５では吸収されずに外部に放出されることになる。

しかし、鍋収容部１０の外周には、２ｍｍ以上の厚みを有するアルミ材製のシールド手段１２を設けていることにより、シールド手段１２には加熱コイル１の低周波電流によって誘導された低周波電流が流れ、その結果、シールド手段１２からは低周波成分を持ち加熱コイル１とは逆向きの磁界である打ち消し磁界が発生する。このことにより、加熱コイル１から発生した低周波の漏洩磁界はシールド手段１２からの打ち消し磁界により、互いに打ち消しあって漏洩磁界量が減少することになる。特に、シールド手段１２を内枠１６の周囲に配設することで、低周波の漏洩磁界が多い炊飯器の上方向に対しての低減効果が期待できる。

ここで、図４にシールド手段１２の厚みと漏洩磁界の関係を示している。図に示すように、アルミ厚を所定値２ｍｍ以上にすることで、漏洩磁界の抑制効果（２０％〜３０％減）がみられ、５ｍｍを超えると厚みによる効果がそれ以上得られなくなる。したがって、シールド手段１２としては、２ｍｍ以上５ｍｍ以下の厚みを有するアルミ材製のものが効果的である。

なお、誘導加熱に用いられる高周波磁界において内外部に漏洩する磁界に関しても、シールド手段１２は有効であり、高周波の漏洩磁界を低減させることが可能である。

以上のように本実施の形態においては、２ｍｍ以上のアルミ材製のシールド手段１２を備えることにより、加熱コイル１から発生する低周波磁界をシールド手段１２から発生する逆向きに発生する打ち消し磁界を用いて互いに打ち消し合わせることで減少させ、外部に放出されることを低減させることができる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における誘導加熱式炊飯器を示すものである。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態では、シールド手段１２が、鍋収容部１０の側面部を構成するようにしたものである。すなわち、内枠１６とシールド材１２を共用させている点で、実施の形態１と異なるものである。

以上のように構成された誘導加熱式炊飯器について、以下その動作、作用を説明する。

シールド手段１２は、２ｍｍ以上の厚みを有する筒形状をしたアルミ材製であるため、鍋１５の外周部に配設することが可能となる。その結果、内枠１６との共用化が可能になり簡易な構成で低周波磁界を減少されることができる。

また、加熱コイル１を鍋１５の底部を誘導加熱する底面加熱コイル１ａと、鍋１５の側面を誘導加熱する側面加熱コイル１ｂより構成した場合においては、側面加熱コイル１ｂの外径を鍋収容部１０の外径より小さくすることで、より多くの漏洩磁界が発生する側面加熱コイル１ｂの外周部からの漏洩磁界を打ち消すことが可能になるため、より効果的に漏洩磁界を低減することができる。

更に、鍋１５自体の側面を十分な厚み（２ｍｍ以上）のあるアルミ材で構成するようにすれば、本実施の形態のシールド手段１２と同様な低周波の漏洩磁界に対する低減効果が期待できる。

以上のように本実施の形態においては、シールド手段１２が、鍋収容部１０の側面部を構成することにより、簡易構成で低周波の漏洩磁界を低減させることができる。

（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における誘導加熱式炊飯器を示すものである。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態では、シールド手段１２の代わりに、加熱コイル１の下方に位置して円板状のシールド手段１７を設けた点で、実施の形態１と異なるものである。なお、シールド手段１７の材質および厚さについてはシールド手段１２と同様である。

以上のように構成された誘導加熱式炊飯器について、以下その動作、作用を説明する。

加熱コイル１の下方に位置する円板状のシールド手段１７は、２ｍｍ以上のアルミ材製であることにより、シールド手段１７には加熱コイル１の低周波電流によって誘導され低周波電流が流れ、その結果、低周波成分を持つ打ち消し磁界がシールド手段１７から発生する。このことにより、加熱コイル１から発生した低周波の漏洩磁界はシールド手段１７からの打ち消し磁界により、漏洩磁界量が減少することになる。

また、加熱コイル１を鍋１５の底部を誘導加熱する底面加熱コイル１ａと、鍋１５の側面を誘導加熱する側面加熱コイル１ｂより構成した場合においては、シールド手段１７の外径を側面加熱コイル１ｂの外径より大きくすることで、より多くの漏洩磁界が発生する側面加熱コイル１ｂの外周部からの漏洩磁界を打ち消すことが可能になるため、より効果的に漏洩磁界を低減することができる。

なお、誘導加熱に用いられる高周波磁界の内外部に漏洩する磁界に関してもシールド手段１７は有効であり、高周波の漏洩磁界を低減させることが可能となる。

以上のように本実施の形態においては、加熱コイル１の下方に円板状のシールド手段１７を設けることにより、加熱コイル１から発生する低周波磁界をシールド手段１７から発生する逆向きに発生する打ち消し磁界を用いて互いに打ち消し合わせることで、減少させることができる。また、シールド手段１７を加熱コイル１に対向してその下方に配置することができるため、より効果的に低周波の漏洩磁界を低減できる。

（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４における誘導加熱式炊飯器を示すものである。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態では、シールド手段１２の代わりに、加熱コイル１の下方に位置してリング状の形状をした円板形状のシールド手段１８を設けた点で、実施の形態１と異なるものである。なお、シールド手段１８の材質および厚さについてはシールド手段１２と同様である。

以上のように構成された誘導加熱式炊飯器について、以下その動作、作用を説明する。

加熱コイル１の中心部は空隙になっており、ここに鍋１５の温度を検知する温度センサ１９などが設置されるスペースとして使われる。このため、シールド手段１８が加熱コイル１の底部にある場合は、温度センサ１９の部品とシールド手段１８が接触する可能性があるが、シールド手段１８を中央部に空間があるリング状の形状とすることで、温度センサ１９の配置を妨げることがなくなる。また、炊飯器の筐体の中央部に突起部を設けるとシールド手段１８の中央部の空間との作用でシールド手段１８の位置決めも簡易にすることがきできる。

また、加熱コイル１を鍋１５の底部を誘導加熱する底面加熱コイル１ａと、鍋１５の側面を誘導加熱する側面加熱コイル１ｂより構成した場合においては、シールド手段１８の内径を底面加熱コイル１ａの外径より小さくすることで、漏洩磁界が多く発生している底面加熱コイル１ａからの漏洩磁界を十分打ち消すことができるため、リング状の形状にしても漏洩磁界低減性能を大きく悪化させることがない。

以上のように本実施の形態においては、シールド手段１８をリング状の形状とすることにより、鍋の底部に配置された温度センサなどが設置場所の制約を受けることがないため、簡易にシールド手段１８を配置することができる。

以上にように、本発明にかかる誘導加熱式炊飯器は、加熱コイルから発生する低周波磁界を減少させ、外部に放出されることを低減させることができるので、家庭用はもちろんのこと業務用の誘導加熱式炊飯器としても適用できる。

本発明の実施の形態１における誘導加熱式炊飯器の構成を示す図 同誘導加熱式炊飯器のシールド手段部分の斜視図 同誘導加熱式炊飯器の動作波形図 同誘導加熱式炊飯器のシールド手段の厚みに対す漏洩磁界量の特性を示す図 本発明の実施の形態２における誘導加熱式炊飯器の構成を示す図 本発明の実施の形態３における誘導加熱式炊飯器の構成を示す図 （ａ）本発明の実施の形態４における誘導加熱式炊飯器の構成を示す図（ｂ）同誘導加熱式炊飯器のシールド手段を示す斜視図

符号の説明

１ 加熱コイル
１ａ 底面加熱コイル
１ｂ 側面加熱コイル
１０ 鍋収容部
１１ インバータ
１２、１７、１８ シールド手段
１５ 鍋

Claims (8)

1. 鍋と、この鍋を収容した鍋収容部と、この鍋収容部の外側に位置して鍋を誘導加熱する加熱コイルと、この加熱コイルに商用周波数成分を含む高周波電流を供給するインバータと、加熱コイルから発生する商用周波数成分を持つ漏洩磁界を打ち消す２ｍｍ以上の厚みを有するアルミ材製のシールド手段とを備えた誘導加熱式炊飯器。
2. シールド手段は、筒形状とし、鍋収容部の側面部の外周に沿って設けた請求項１に記載の誘導加熱式炊飯器。
3. シールド手段は、鍋収容部の側面部を構成する請求項１に記載の誘導加熱式炊飯器。
4. 加熱コイルを鍋の底部を誘導加熱する底面加熱コイルと、鍋の側面を誘導加熱する側面加熱コイルより構成し、前記側面加熱コイルの外径を鍋収容部の外径より小さくした請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導加熱式炊飯器。
5. シールド手段は、円板状とし、加熱コイルの下方に位置して設けた請求項１に記載の誘導加熱式炊飯器。
6. シールド手段は、リング状の形状とし、加熱コイルの下方に位置して設けた請求項１に記載の誘導加熱式炊飯器。
7. 加熱コイルを鍋の底部を誘導加熱する底面加熱コイルと、鍋の側面を誘導加熱する側面加熱コイルより構成し、シールド手段の外径を側面加熱コイルの外径より大とした請求項５または６に記載の誘導加熱式炊飯器。
8. シールド手段は、その内径を底面加熱コイルの外径より小さくした請求項６または７に記載の誘導加熱式炊飯器。

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