JP2008282559A - Induction heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は一般家庭または業務用等で使用される誘導加熱装置に関するものである。 The present invention relates to an induction heating device used in general homes or business use.
従来、この種の誘導加熱装置は銅線の外周を絶縁物で被覆したエナメル線を撚り合わせて構成されていた(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、前記従来の構成では、エナメル線を撚り合わせたり、束ねたりしていたので、エナメル線に電流を流すことで自己発熱により発生した熱を冷却するために多くの風を加熱コイルに送る必要があるといった課題を有していた。 However, in the conventional configuration, the enameled wires are twisted or bundled, so it is necessary to send a lot of wind to the heating coil in order to cool the heat generated by self-heating by passing current through the enameled wires. There was a problem that there was.
また、巻き数を増やすためには一層の渦巻き形状では直径が大きくなりすぎるので、多層に巻き上げる必要がある場合があり、下に位置する巻き部分からの鍋等への結合係数が小さくなり、つまり磁束が十分に鍋に届かなくなり、加熱効率が悪くなると同時に空間への電磁波の漏れを増大するといった課題を有していた。 In addition, in order to increase the number of windings, the diameter of one spiral shape becomes too large, so it may be necessary to wind up in multiple layers, and the coupling coefficient from the lower winding part to the pan etc. will be reduced, that is, There was a problem that the magnetic flux did not sufficiently reach the pan, the heating efficiency was deteriorated, and at the same time the leakage of electromagnetic waves into the space was increased.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、加熱コイルの自己発熱を少なくするとともに、発生した熱を冷却風によって冷却するだけでなく、加熱コイルを形成する過程で備えた冷却パイプに冷媒を通過させて加熱コイルを冷却することができ、さらに加熱効率を改善するとともにコイルの直径を任意に調整することができる誘導加熱装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and reduces the self-heating of the heating coil and not only cools the generated heat with the cooling air but also a cooling pipe provided in the process of forming the heating coil. It is an object of the present invention to provide an induction heating device that can cool the heating coil by passing the coil, further improve the heating efficiency, and can arbitrarily adjust the diameter of the coil.
前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱装置は、本体内に略平面な加熱コイルを内蔵し、本体の天面に備えた天板を介して被加熱物を加熱する誘導加熱装置において、加熱コイルの断面形状を複数の銅線を束ねて略長円の扁平な断面とした帯状銅線を短径方向に重ねて巻く構成としたものである。 In order to solve the above-described conventional problems, an induction heating apparatus according to the present invention includes a substantially flat heating coil in a main body, and heats an object to be heated via a top plate provided on the top surface of the main body. In the apparatus, the cross-sectional shape of the heating coil is configured such that a plurality of copper wires are bundled and a strip-like copper wire having a substantially elliptical flat cross section is overlapped and wound in the minor axis direction.
これによって、コイル間の密着が改善されて加熱効率が改善されるとともに、漏洩磁束が低減され、さらにコイル内での発熱が均一になり局部的なコイルの発熱が低減されて加熱コイルを冷却する機能を削減することが可能になる。 As a result, the adhesion between the coils is improved, the heating efficiency is improved, the leakage magnetic flux is reduced, the heat generation in the coil is uniformed, the local coil heat generation is reduced, and the heating coil is cooled. Functions can be reduced.
また、本発明の誘導加熱装置は、加熱コイルは外周を絶縁物で被覆された銅線を円筒状に編み上げて扁平に加工するか、または外周を絶縁物で被覆された銅線を円筒状に撚り上げて加工して扁平にした構成としたものである。 In addition, in the induction heating apparatus of the present invention, the heating coil is formed by flattening a copper wire whose outer periphery is coated with an insulating material into a cylindrical shape, or a copper wire whose outer periphery is coated with an insulating material is formed into a cylindrical shape. The structure is made by twisting and processing to make it flat.
これによって、コイル間の密着が改善されて加熱効率が改善されるとともに、漏洩磁束が低減され、またコイル内での発熱が均一になり局部的なコイルの発熱が低減されて加熱コイルを冷却する機能を削減することが可能になり、さらに扁平に加工する形状を調整することでコイルの直径を調整して加熱面積を調整することでより均等な加熱面積にすることができる。 As a result, the adhesion between the coils is improved, the heating efficiency is improved, the leakage magnetic flux is reduced, the heat generation in the coil is uniformed, the heat generation in the local coil is reduced, and the heating coil is cooled. It becomes possible to reduce the function, and further, by adjusting the shape to be processed flat, the diameter of the coil is adjusted and the heating area is adjusted, so that the heating area can be made more uniform.
また、本発明の誘導加熱装置は、加熱コイルは、円筒状に形成した融着材または融着材を有する円筒状部材に、外周を絶縁物で被覆された銅線を外周に沿って編み上げるか、または円筒状に形成した融着材または融着材を有する円筒状部材に、外周を絶縁物で被覆された銅線を外周に沿って撚り上げて加工した構成としたものである。 In the induction heating apparatus of the present invention, the heating coil is formed by welding a copper wire having an outer periphery covered with an insulator to a cylindrical member having a fusion material or a fusion material formed in a cylindrical shape. Alternatively, it is configured such that a copper wire whose outer periphery is coated with an insulating material is twisted along the outer periphery and processed into a cylindrical member having a fusion material or a fusion material.
これによって、加熱コイルを形成する加工と同時に融着材によって加熱コイルが融着固化されるので、瞬時に加熱コイルの形成が可能になる。さらに扁平に加工する扁平率を調整することで巻き上げたコイルの直径を調整することができ、加熱面積を調整してより均等に加熱することができる。 As a result, the heating coil is fused and solidified by the fusion material simultaneously with the process of forming the heating coil, so that the heating coil can be formed instantaneously. Furthermore, the diameter of the coil wound up can be adjusted by adjusting the flatness ratio processed into flatness, and a heating area can be adjusted and it can heat more uniformly.
また、本発明の誘導加熱装置の加熱コイルは、銅線の外周を絶縁物で被覆し、前記絶縁物の外周を自己融着材で全周または全周の一部を被覆して形成したエナメル線を編み上げて加工するかまたは撚り上げて加工した構成としたものである。 Further, the heating coil of the induction heating device of the present invention is an enamel formed by covering the outer periphery of a copper wire with an insulator and covering the outer periphery of the insulator with a self-bonding material or a part of the entire periphery. The wire is knitted and processed or twisted and processed.
これによって、加熱コイルを形成する加工と同時に加熱コイルに電流を流すことで、自己発熱による熱で融着材が溶けるとともに、瞬時に加熱コイルが融着固化されるので、瞬時に加熱コイルの形成が可能になり生産性が向上する。 As a result, by supplying current to the heating coil at the same time as forming the heating coil, the fusion material is melted by the heat generated by self-heating, and the heating coil is instantly fused and solidified. Can improve productivity.
また、本発明の誘導加熱装置の加熱コイルは、円筒状に形成した融着材または融着材を有する円筒状部材に、外周を絶縁物で被覆された銅線を外周に沿って編み上げるか、または円筒状に形成した融着材または融着材を有する円筒状部材に、外周を絶縁物で被覆された銅線を外周に沿って撚り上げて加工し、融着材を中空な状態で扁平な断面形状に加工し、両端を開口した中空の冷却パイプを形成した構成としたものである。 In addition, the heating coil of the induction heating device of the present invention is a braided material formed in a cylindrical shape or a cylindrical member having a fused material, or a copper wire whose outer periphery is coated with an insulator is knitted along the outer periphery, Alternatively, a cylindrically formed fusion material or a cylindrical member having a fusion material is processed by twisting a copper wire coated with an insulator on the outer circumference along the outer circumference, and the fusion material is flattened in a hollow state. It is made into the structure which processed into a simple cross-sectional shape and formed the hollow cooling pipe which opened both ends.
これによって、加熱コイルの自己発熱を冷却する場合は加熱コイルの外面を冷却するのみでなく、加熱コイルの内側から冷媒を介して冷却することが可能になる。 Thus, when cooling the self-heating of the heating coil, it is possible not only to cool the outer surface of the heating coil but also to cool from the inside of the heating coil via the refrigerant.
また、本発明の誘導加熱装置は、中空の冷却パイプの中を冷媒が通過するための冷媒輸送ポンプを備えた構成としたものである。 Moreover, the induction heating device of the present invention is configured to include a refrigerant transport pump for allowing the refrigerant to pass through a hollow cooling pipe.
これによって、加熱コイルの自己発熱による熱を加熱コイル外面からの冷却だけではなく、加熱コイルの内側から冷媒を介して冷却することが可能になる。 This makes it possible to cool not only the heat from the outer surface of the heating coil but also the heat generated by self-heating of the heating coil from the inside of the heating coil via the refrigerant.
また、本発明の誘導加熱装置は、冷媒を空気で形成した構成としたものである。 Moreover, the induction heating device of the present invention has a configuration in which the refrigerant is formed of air.
これによって、冷却風により加熱コイルの外面と冷却パイプを介して加熱コイルの内側から冷却することが可能になる。 Thus, it becomes possible to cool from the inside of the heating coil via the outer surface of the heating coil and the cooling pipe by the cooling air.
さらに、本発明の誘導加熱装置は、冷媒が冷却パイプを通過するための冷媒輸送ポンプと、前記冷媒輸送ポンプと冷却パイプとで閉回路を形成する熱交換装置とを備えた構成としたものである。 Furthermore, the induction heating device of the present invention includes a refrigerant transport pump for allowing the refrigerant to pass through the cooling pipe, and a heat exchange device that forms a closed circuit with the refrigerant transport pump and the cooling pipe. is there.
これによって、加熱コイルの自己発熱による熱を加熱コイル外面からの冷却だけでなく、発生した熱を加熱コイルの内側から冷媒により熱交換器まで輸送することで、冷却風による騒音を低減することが可能になるとともに、熱交換器の放熱位置を任意に設計することができるので、使い勝手が良くデザイン性に優れた製品を提供することができる。 This not only cools the heat generated by the heating coil's self-heating from the outer surface of the heating coil, but also reduces the noise caused by the cooling air by transporting the generated heat from the inside of the heating coil to the heat exchanger by the refrigerant. In addition, it is possible to arbitrarily design the heat dissipation position of the heat exchanger, so that it is possible to provide a product that is easy to use and excellent in design.
本発明の誘導加熱装置は、コイル間の密着が改善されて加熱効率が改善されるとともに、漏洩磁束が低減され、さらにコイル内での発熱が均一になり局部的なコイルの発熱が低減されて加熱コイルを冷却する機能を削減することができる。 In the induction heating device of the present invention, the close contact between the coils is improved, the heating efficiency is improved, the leakage magnetic flux is reduced, the heat generation in the coil is uniform, and the local coil heat generation is reduced. The function of cooling the heating coil can be reduced.
第1の発明は、本体内に略平面な加熱コイルを内蔵し、本体の天面に備えた天板を介して被加熱物を加熱する誘導加熱装置において、加熱コイルの断面形状を複数の銅線を束ねて略長円の扁平な断面とした帯状銅線を短径方向に重ねて巻く構成とすることにより、コイル間の密着が改善されて加熱効率が改善されるとともに、漏洩磁束が低減され、さらにコイル内での発熱が均一になり局部的なコイルの発熱が低減されて加熱コイルを冷却する機能を削減することが可能になる。 A first aspect of the present invention is an induction heating apparatus in which a substantially flat heating coil is built in a main body, and an object to be heated is heated via a top plate provided on the top surface of the main body. Adopting a configuration in which strips of copper wires with a substantially elliptical flat cross-section are bundled together and wound in the minor axis direction, the adhesion between the coils is improved, heating efficiency is improved, and leakage flux is reduced. Further, the heat generation in the coil becomes uniform, the local coil heat generation is reduced, and the function of cooling the heating coil can be reduced.
第2の発明は、特に、加熱コイルは外周を絶縁物で被覆された銅線を円筒状に編み上げて扁平に加工するか、または外周を絶縁物で被覆された銅線を円筒状に撚り上げて加工して扁平に加工した構成とすることで、コイル間の密着が改善されて加熱効率が改善されるとともに、漏洩磁束が低減される。またコイル内での発熱が均一になり局部的なコイルの発熱が低減されて加熱コイルを冷却する機能を削減することが可能になる。さらに扁平に加工する形状を調整することでコイルの直径を調整して加熱面積を調整することでより均等な加熱面積にすることができる。 In the second invention, in particular, the heating coil is formed by knitting a copper wire whose outer periphery is coated with an insulating material into a cylindrical shape and processing it into a flat shape, or a copper wire whose outer periphery is coated with an insulating material is twisted into a cylindrical shape. By making the structure processed into a flat shape, the adhesion between the coils is improved, the heating efficiency is improved, and the leakage magnetic flux is reduced. Further, the heat generation in the coil becomes uniform, the local coil heat generation is reduced, and the function of cooling the heating coil can be reduced. Furthermore, by adjusting the shape to be processed flat, the diameter of the coil is adjusted to adjust the heating area, so that a more uniform heating area can be obtained.
第3の発明は、特に、加熱コイルは、円筒状に形成した融着材または融着材を有する円筒状部材に、外周を絶縁物で被覆された銅線を外周に沿って編み上げるか、または円筒状に形成した融着材または融着材を有する円筒状部材に、外周を絶縁物で被覆された銅線を外周に沿って撚り上げて加工した構成とすることにより、コイル間の密着が改善されて加熱効率が改善されるとともに、漏洩磁束が低減され、さらにコイル内での発熱が均一になり局部的なコイルの発熱が低減されて加熱コイルを冷却する機能を削減することが可能である。さらに扁平に加工する形状を調整することでコイルの直径を調整して加熱面積を調整することでより均等な加熱面積にすることができる。 According to a third aspect of the present invention, in particular, the heating coil is formed in a cylindrical shape having a fusion material or a cylindrical member having a fusion material, and a copper wire whose outer periphery is coated with an insulator is braided along the outer periphery, or Adhesion between coils can be achieved by forming a cylindrically-formed fusion material or a cylindrical member having a fusion material by twisting a copper wire coated with an insulator on the outer circumference along the outer circumference. It is possible to improve the heating efficiency, reduce the magnetic flux leakage, make the heat generation in the coil uniform, reduce the local coil heat generation, and reduce the function of cooling the heating coil. is there. Furthermore, by adjusting the shape to be processed flat, the diameter of the coil is adjusted to adjust the heating area, so that a more uniform heating area can be obtained.
第4の発明は、特に、加熱コイルは、銅線の外周を絶縁物で被覆し、前記絶縁物の外周を自己融着材で全周または全周の一部を被覆して形成したエナメル線を編み上げて加工するかまたは撚り上げて加工した構成にすることにより、加熱コイルを形成する加工と同時に加熱コイルに電流を流すことで、自己発熱による熱で融着材が溶けるとともに、瞬時に加熱コイルが融着固化されるので、瞬時に加熱コイルの形成が可能になり生産性を改善することが可能になる。 According to a fourth aspect of the present invention, in particular, the heating coil is an enameled wire formed by covering an outer periphery of a copper wire with an insulator, and covering the outer periphery of the insulator with a self-bonding material so as to cover the entire periphery or part of the entire periphery By knitting and processing the wire, or twisting and processing it, the current flows through the heating coil simultaneously with the processing to form the heating coil, so that the fusion material melts with the heat generated by the self-heating and instant heating Since the coil is fused and solidified, a heating coil can be formed instantaneously, and productivity can be improved.
第5の発明は、特に、加熱コイルは、円筒状に形成した融着材または融着材を有する円筒状部材に、外周を絶縁物で被覆された銅線を外周に沿って編み上げるか、または円筒状に形成した融着材または融着材を有する円筒状部材に、外周を絶縁物で被覆された銅線を外周に沿って撚り上げて加工し、融着材を中空な状態で扁平な断面形状に加工し、両端を開口した中空の冷却パイプを形成した構成にすることにより、加熱コイルの自己発熱を冷却する場合は加熱コイルの外面を冷却するのみでなく、加熱コイルの内側から冷媒を介して冷却することができる。 According to a fifth aspect of the present invention, in particular, the heating coil is formed in a cylindrical shape having a fusion material or a cylindrical member having a fusion material, and a copper wire whose outer periphery is coated with an insulator is braided along the outer periphery, or A cylindrical member having a fusion material or a fusion material formed in a cylindrical shape is processed by twisting a copper wire coated with an insulator on the outer periphery along the outer periphery, and the fusion material is flat in a hollow state. When cooling the self-heating of the heating coil by forming a hollow cooling pipe that is processed into a cross-sectional shape and opened at both ends, not only the outer surface of the heating coil is cooled, but also the refrigerant from the inside of the heating coil. Can be cooled through.
第6の発明は、特に、中空の冷却パイプの中を冷媒が通過するための冷媒輸送ポンプを備えた構成にすることにより、加熱コイルの自己発熱による熱を加熱コイル外面からの冷却だけではなく、加熱コイルの内側から冷媒を介して冷却することができる。 In the sixth aspect of the invention, in particular, a structure including a refrigerant transport pump for allowing the refrigerant to pass through the hollow cooling pipe not only cools the heat generated by the self-heating of the heating coil from the outer surface of the heating coil. It can cool through the refrigerant from the inside of the heating coil.
第7の発明は、特に、冷媒を空気で形成した構成にすることにより、冷却風により加熱コイルの外面と冷却パイプを介して加熱コイルの内側から冷却することができる。 According to the seventh aspect of the invention, in particular, by using a configuration in which the refrigerant is formed of air, the cooling air can cool the inside of the heating coil via the outer surface of the heating coil and the cooling pipe.
第8の発明は、特に、冷媒を冷却パイプを通過させるための冷媒輸送ポンプと、前記冷媒輸送ポンプと冷却パイプとで閉回路を形成する熱交換装置とを備えた構成とすることにより、加熱コイルの自己発熱による熱を加熱コイル外面からの冷却だけでなく、発生した熱を加熱コイルの内側から冷媒により熱交換器まで輸送することで、冷却風による騒音を低減することが可能になるとともに、熱交換器の放熱位置を任意に設計することができるので、使い勝手が良くデザイン性に優れた製品を提供することができて経済的である。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a configuration including a refrigerant transport pump for passing a refrigerant through a cooling pipe, and a heat exchange device that forms a closed circuit with the refrigerant transport pump and the cooling pipe. In addition to cooling the heat generated by the coil's self-heating from the outer surface of the heating coil, the generated heat is transported from the inside of the heating coil to the heat exchanger by the refrigerant, thereby reducing noise caused by cooling air. Since the heat dissipating position of the heat exchanger can be arbitrarily designed, it is economical to provide a product that is easy to use and excellent in design.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における誘導加熱装置の加熱コイルの断面図である。図2は本発明の第1の実施の形態における誘導加熱装置の加熱コイルの斜視図である。図3は本発明の第1の実施の形態における誘導加熱装置の本体断面図である。図4は本発明の第1の実施の形態における誘導加熱装置の分解斜視図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a heating coil of the induction heating apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of the heating coil of the induction heating apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of the main body of the induction heating apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is an exploded perspective view of the induction heating apparatus in the first embodiment of the present invention.
図4において、略直方体の本体1の天面2には結晶化ガラスで形成した天板3が着脱できる構成になっている。天板3の下部で本体1内には左右に位置するように加熱コイル4が配置されている。左の加熱コイル4の下方には魚等を焼くグリル5が配置されていて、本体1前面から調理物を出し入れする扉6が備えられている。図3のように右の加熱コイル4の下方には加熱コイル4への電力を供給し制御する制御回路7が2層構造にして配置されている。一層目の制御回路7が右の加熱コイル4への電力供給を制御する。2層目の制御回路7が左の加熱コイル4への電力供給を制御する。
In FIG. 4, a
本体1右後方には吸気ファン8が配置されている。本体1の天面2後方には横長な配置で右側に吸気口9、左側に排気口10が設けてある。吸気口9は前記吸気ファン8と連通している。吸気口9を介して吸気ファン8から吸気された室温に近い温度の空気は吸気ファン8によって、1層目の制御回路7と2層目の制御回路7が冷却される。このとき制御回路7の電力系の半導体素子やチョークコイル等から発生した熱は冷却風にうばわれるので、冷却風の温度が数十度高くなる。
An
1層目の制御回路7と2層目の制御回路7を冷却した冷却風は本体1前部に突き当たり、本体1上部へと進む。本体1上部には天板3下方に位置する右の加熱コイル4と左の加熱コイル4とが配置されている。前記1層目の制御回路7により制御された右の加熱コイル4は入力された電力のうち自身の損失により発熱する。損失の主な要因は右の加熱コイル4の電気抵抗である。
The cooling air that has cooled the first-
本体1上部に達した冷却風は右の加熱コイル4を冷却する。さらに2層目の制御回路7によって電力供給を制御された左の加熱コイル4の発熱を冷却して、さらに冷却風の温度は数十度上昇する。高温になった冷却風は本体1左後方の排気口10から室内に排出される。
The cooling air reaching the upper part of the
グリル5で調理する場合はグリル5庫内に備えられた上下のシーズヒーター(図示せず)によって魚等の焼き調理を行う。グリル5の排気は前記排気口10にグリル5庫内と連通させてあり、排気口10より煙とともにグリル5庫内の熱気も排出される。
When cooking on the
前記排気口10はグリル5庫内に連通するとともに本体1内部と連通する構成になっている。
The
本体1後方の天板3下部にはラジエントヒーター11が配置してある。ラジエントヒーター11は前記右の加熱コイル4と左の加熱コイル4と同様に水平に配置されている。天板3の上に鍋12を載せてラジエントヒーター11によって発生するジュール熱で天板3を介して鍋12を加熱することとなる。
A
右の加熱コイル4と左の加熱コイル4の構成は、PPS等の耐熱樹脂で形成された略扁平なコイルベース13に渦巻き状に巻かれたコイル14を載せて、コイル14の下方には棒状のフェライト15を中心から水平方向に放射状に配置して、コイルベース13に固定している。コイル14の両端のうち一方は渦巻き状の外周端であり、そのまま端子16をかしめ加工または溶接等で電気的に接続してある。他端は渦巻き状の中心部にあり、そのまま渦巻き状のコイル14の下方にのばして、前記コイルベース13の下側を通って外周に引き出されている。他端にも端子16が電気的に接続されている。
The configuration of the right heating coil 4 and the left heating coil 4 is that a
図2のようにコイル14は略扁平な帯状の断面の長手方向を上下にして水平方向に巻き付ける構成にしてある。巻き始めと巻き終わりには前述のように端子16が電気的に接続されている。コイル14は図1(a)に示すように中空のパイプ状の200℃で溶融する融着材17の外周に、耐熱樹脂材料を焼付けた絶縁物を構成する絶縁皮膜18で外周を電気的に絶縁された直径約50μmの銅線の束19をスリーブ状に編み上げた構成の帯状銅線を構成する導体20を作成する。次に図1(b)のように、この導体20をローラー等で加圧して扁平にすると同時に、約300℃に加熱されたローラーの熱で融着材17を溶融させて導体20が扁平な状態になるとその状態のままで融着材17が固化して導体20の扁平な形状を維持する。
As shown in FIG. 2, the
融着材17が一度溶融して固化するときに各銅線の束19を固化により融着材17に接着するので、帯状のコイル14はばらけたりすることなく整然と加工された形状を維持する。
When the fusing
前記銅線の束19は直径約50μmの銅線をエナメル等で形成された絶縁皮膜18で電気的に絶縁したものを約50本で一束にし、さらにフッ素樹脂のスリーブ21で電気的に絶縁されている。
The bundle of
コイル14に電流が流れて、天板3上の鍋12を加熱するときに、電流は各銅線を概略均等に流れようとする。一方で誘導加熱時に各銅線を流れる電流は表皮効果と鍋12に流れる渦電流との磁力により、コイルの天板3に近い側に電流が集中する傾向がある。この現象のために従来はコイル14の上部の発熱が大きく、かつ鍋12に近い側であるために、鍋12からの輻射でコイル上面側の温度上昇が数十度高かったが、銅線の束19を編み上げた構成にすることで、1本の銅線はコイルの上側と下側を交互に巻かれているので、発熱がコイル14上側であっても、その直近部分はすぐにコイル14下側に移動するように編むか撚られているので、材料の銅の熱伝導特性にも助けられて、コイル14上側の温度上昇は抑えられる。
When current flows through the
また、コイル14は扁平な導体20を渦巻き状に巻きつけるので、導体20と導体20の間が密着していて、漏れ磁束が少なくなり、電磁波の漏れによる電波障害も減少する。さらに、漏れ磁束が少ないので、鍋12とコイル14の結合係数も大きくなり、加熱効率が改善される。
Further, since the
また、融着材17を扁平に加工するローラーの間隔を調整することで、融着材17の扁平形状を調整することができる。これにより、同一の巻き数でもコイル14を形成する導体20の短径方向の寸法(厚み)を変えることができるので、コイル14の直径を自由に調整することができる。加熱コイル4への供給電力は近年2kWから3kWへと大きくなる傾向がある。また、業務用では5kWから10kWと大電力を消費するものもある。ところが、コイル14の直径は構成するエナメル線の断面積と制御回路7の定数により決まってしまうので、小さな直径のコイル14になると、鍋12の中央を集中的に加熱してしまい、調理に悪影響を与える。同一巻き数でもコイル14の扁平加工を調整することで、簡便に完成した加熱コイル4の直径を調整することができる。
Moreover, the flat shape of the
以上のように構成された誘導加熱装置について、以下その動作、作用を説明する。 About the induction heating apparatus comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
まず、鍋12を加熱するときに右の加熱コイル4に通電すると、コイル14全体に電流が流れる。この電流はコイル14が銅線の束19を編み上げて形成しているので、コイル14上側の鍋12に近い側に電流が集中するが、集中する箇所の直近はすぐにコイル14の下側に移動しているので鍋12とは遠い側に位置する。また銅の熱伝導の良さも手伝って、コイル14上部で発生した熱はすぐにコイル14下側の比較的温度の低い部分に拡散してくる。コイル14下側はコイルベース13が固定されているほかに、本体1右側で1層目の制御回路7と2層目の制御回路7を冷却した冷却風が右の加熱コイル4と左の加熱コイル4の下側を通過するので、この冷却風によりコイル14の下側に移動した熱は冷却されることとなり、コイル14全体が効率の良い冷却が可能であるとともに、コイル14上側での局部的な温度上昇を抑制することとなる。したがって、耐熱温度の高い絶縁皮膜のエナメル線を使用しなくても十分に耐熱温度の許容値以下で使用できる安全で安価なコイル14を提供することができる。
First, when the right heating coil 4 is energized when the
また、導体を扁平にさせるローラーの調整のみで、コイル14を密着させた状態でコイル14の直径を簡便に調整することができるので、制御回路7との定数が合うと同時に加熱効率が良くてかつ加熱面積が最適な直径に調整したコイル14を使用した誘導加熱装置を提供することができる。
Moreover, since the diameter of the
また、扁平にしたコイル14を渦巻き状に巻き上げる構成にすることで、任意の導体20位置から見て隣り合う導体20との電位差は1巻き分相当の電位差である。つまり、40巻きコイル14であればコイル14に印加される電圧の40分の1の電位差が隣り合う導体20に発生することになる。一方多層巻きした場合には、隣り合う導体の電位差は必ずしも1巻き分の電位差ではなく、2〜3層巻きの場合は5〜6巻き相当分の電位差が発生することになる。したがって多層巻きした導体20は実施の形態1の5〜6倍の耐圧が必要となり、絶縁材料の厚みを厚くしたり絶縁距離を長くする必要がある。一層に巻き上げる実施の形態1の構成にすることで使用する材料を低減したり、コンパクトなコイル14にすることができるといった効果がある。
Further, by adopting a configuration in which the flattened
さらに、特に非磁性金属を加熱するために50kHzから90kHzの周波数でコイル14に電力を供給する誘導加熱装置の場合は、より多くの磁束を出すために導体20の巻き数を多くする必要があり、導体20を多層に巻く場合があったが、この多層に巻き上げる構成では、特に下層の導体20から発生する磁束が鍋12に到達する割合が小さくコイル14全体の鍋12との結合係数が小さくなり、効率の低下とともに、漏れた電磁波による電波障害等が発生するといった課題があったが、均等に一層の渦巻き状のコイル14に構成することで、加熱効率の改善と電磁波漏れの改善の効果が得られるといった効果がある。
Furthermore, particularly in the case of an induction heating device that supplies power to the
(実施の形態2)
以下、本発明の第2の実施の形態について、図5を参照しながら説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図5は、本発明の第2の実施の形態における誘導加熱装置の加熱コイルの断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view of the heating coil of the induction heating apparatus in the second embodiment of the present invention.
図5において、(a)は融着材に導体を撚り合わせた状態の図である。(b)は(a)を加熱ローラーで扁平に加工した後の導体の断面図である。融着材17は実施の形態1と同じである。各銅線の束19は実施の形態1と同じであるが、融着材17へは撚り合わせてある。上記以外の符号と名称は実施の形態1と同じであり省略する。
In FIG. 5, (a) is a figure of the state which twisted together the conductor to the sealing material. (B) is sectional drawing of the conductor after processing (a) into a flat shape with a heating roller. The fusing
導体22は融着材17を中心に銅線の束19をより合わせて形成し、この導体22を渦巻き状に巻き上げてコイル23を形成する。編み上げ加工よりも撚り合わせのほうが加工スピードは速い。融着材17に撚り合わせた銅線の束19で形成した導体22を約300℃に加熱したローラーで扁平に加工する。このとき融着材17が熱で溶けてすぐに固化するが、固化するときに銅線の束19を融着材17に接着して扁平な導体22を形成する。
The
断面が扁平な導体22の加工は、断面の長手方向を上下にして水平方向に渦巻き状に巻き付けるとコイル23が形成される。本体1にセットされたときに、コイル23の中で銅線はコイル23上側に位置する部分とその直近部分はコイル23下側に移動して、コイル23下側に移動している。
When processing the
以上のように構成された誘導加熱装置において、以下その動作、作用を説明する。 The operation and action of the induction heating apparatus configured as described above will be described below.
まず、コイル23に電力が供給されると、天板3の上に置いた鍋12に渦電流が発生して鍋12底を加熱する。加熱の操作やコイル23の上部で発熱が集中する状況は実施の形態1と同様である。また、コイル23上部で発熱した熱がコイル23下部に伝導するのは、銅線の束19が撚り加工でコイル23上部に位置する銅線の直近の部分がコイル23下側に撚り加工で移動しているためであり、さらに熱が銅線を熱伝導してコイル23下側に移動し、冷却風によって冷却される。銅線の束19の編み上げ加工か撚り合わせ加工かの違い以外は実施の形態1と同じ動作、作用である。
First, when electric power is supplied to the coil 23, an eddy current is generated in the
また、導体22を扁平にするローラーの調整のみでコイル23の直径の大小を調整することができる。つまり、コイル23の渦巻き状の加工においてはコイル23と次に巻くコイル23とを密着させた渦巻き状態に加工するが、巻き数を同一にして導体22の短径つまり厚み寸法をローラーの隙間調整で任意に設定することでコイル23の直径を任意に設定することができ、加熱効率が良くてかつ加熱面積が最適な直径に調整することができるコイルを使用した誘導加熱装置を提供することができる。
Further, the diameter of the coil 23 can be adjusted only by adjusting the roller that flattens the
(実施の形態3)
以下、本発明の第3の実施の形態について、図6から図8を参照しながら説明する。
(Embodiment 3)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図6は本発明の第3の実施の形態における誘導加熱装置の加熱コイルの斜視図である。図7は本発明の第3の実施の形態における誘導加熱装置の加熱コイル冷却系統図である。図8は本発明の第3の実施の形態における誘導加熱装置の本体斜視図である。 FIG. 6 is a perspective view of a heating coil of the induction heating apparatus according to the third embodiment of the present invention. FIG. 7 is a heating coil cooling system diagram of the induction heating apparatus according to the third embodiment of the present invention. FIG. 8 is a perspective view of the main body of the induction heating apparatus in the third embodiment of the present invention.
図6において、コイル24は断面が扁平な帯状銅線を構成する導体25の断面の長手方向を上下にして水平面で渦巻き状に巻き付けて形成している。コイル24の巻き始めは導体25の銅線を融着材26からほぐして分離してから端子27をかしめまたは溶接で電気的に接続している。先端は冷却パイプを構成する融着材26のみの扁平な筒状の形状をしている。融着材26は断面形状が扁平ではあるが、中空のパイプ状の形状をしている。コイル23の巻き終わりも巻き始めと同じように銅線をほぐして分離してから端子27をかしめまたは溶接で電気的に接続している。
In FIG. 6, the
先端は融着材26のみの扁平な筒状の形状をしている。加工方法によっては上記融着材26先端の形状を円筒状のままにすることも可能である。
The tip has a flat cylindrical shape with only the
図7において、冷媒輸送ポンプ28は本体1に内蔵されて一端を前記コイル24の中空なパイプ状の融着材26に気密的に接続され、他端は放熱フィン29を備えた熱交換器30に接続されている。熱交換器30は一端を前記冷媒輸送ポンプ28に連通するとともに他端を前記コイル24の巻き始め部のパイプ状の融着材26に連通している。これで冷媒輸送ポンプ28、熱交換器30、融着材26を閉回路とする冷却系統を形成し、この冷却系統の閉回路は気密的に構成されている。熱交換器30は天面2左後部に位置する排気口10に固定されていて、放熱フィン29が排気口10に臨んでいる。
In FIG. 7, the
上記以外の符号と名称は実施の形態1と同じであり省略する。 Reference numerals and names other than those described above are the same as those in the first embodiment, and will be omitted.
以上のように構成された誘導加熱装置において、以下その動作、作用を説明する。 The operation and action of the induction heating apparatus configured as described above will be described below.
まず、コイル24に電力が供給されると、天板3の上に置いた鍋12に渦電流が発生して鍋12を加熱し調理を行う。このときコイル24に電流が流れるので、コイル24の自己発熱でコイル24温度が上昇する。コイル24外面は冷却ファン29から送られてくる冷却風で冷却される。さらに、コイル24の消費電力が1kW以上の場合は1層目の制御回路7により冷媒輸送ポンプ28が作動する。冷媒輸送ポンプ28から送られた風はコイル24の巻き終わりの扁平な融着材26から吹き込まれ、コイル24内を通過して巻き始めの扁平な融着材26から放出される。コイル24の扁平な筒状の融着材26を通過するときにコイル24の熱を風が奪うので、コイル24から出てきた風は熱を蓄えている。この熱が次に本体1左後部に配置された熱交換器30を通過する。このとき、吸気ファン8が動作しているので、排気口10からは本体1内を冷却した風が排出される、この風が排気口10に位置する熱交換器30から熱を奪うこととなる。
First, when electric power is supplied to the
なお、冷媒は空気としたが、冷却系統は気密的水密的に構成されているので、液体でできた熱輸送能力の高い冷媒を使用しても良い。 Although the refrigerant is air, the cooling system is airtight and watertight, and therefore a refrigerant made of liquid and having a high heat transport capability may be used.
また、熱交換器30を使用したが、冷媒を空気にする場合には、コイル24を通過した空気をそのまま排気口10から室内に放出しても良い。この場合には冷媒輸送ポンプ28の吸い込み口は吸気ファン8と同じ吸気口9に開口するのが良い。
In addition, although the
(実施の形態4)
以下、本発明の第4の実施の形態について、図9を参照しながら説明する。
(Embodiment 4)
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図9は本発明の第4の実施の形態における誘導加熱装置の加熱コイルの断面図である。 FIG. 9 is a cross-sectional view of the heating coil of the induction heating apparatus in the fourth embodiment of the present invention.
図9において、(a)は樹脂パイプ31の外周に融着材32を塗布したものに銅線の束33を撚り合わせまたは編み上げた状態の図であり、導体34を形成している。ジュシパイプ31と融着材32とで冷却パイプを構成している。(b)は(a)を加熱ローラーで扁平に加工した後の導体34の断面図である。樹脂パイプ31の外周に塗布された融着材32は加熱ローラーの熱で溶解し、ローラー加工の後に銅線の束33を樹脂パイプ31に接着して固化する。
9A is a diagram showing a state in which a
樹脂パイプ31と銅線の束33の間に融着材32が位置して接着している構成である。融着材32は実施の形態1と同じ材質である。各銅線の束33は実施の形態1と同じである。帯状銅線を構成している導体34は融着材に撚り合わせまたは編み上げた状態である。
The
上記以外の符号と名称は実施の形態1と同じであり省略する。 Reference numerals and names other than those described above are the same as those in the first embodiment, and will be omitted.
以上のように構成された誘導加熱装置において、以下その動作、作用を説明する。 The operation and action of the induction heating apparatus configured as described above will be described below.
融着材32の内側に樹脂パイプ31を形成することで、実施の形態3では冷媒を通過させるパイプの役割を扁平に加工した融着材に持たせているが、信頼性や耐久性を増すためには融着材32の下層に樹脂パイプ31形成する構成としてある。
By forming the
コイル35形状や冷却系統の形状、機能は実施の形態3と同じであり省略する。 The shape of the coil 35 and the shape and function of the cooling system are the same as those in the third embodiment, and will be omitted.
なお、冷媒は空気としたが、冷却系統は気密的水密的に構成されているので、液体でできた熱輸送能力の高い冷媒を使用しても良い。 Although the refrigerant is air, the cooling system is airtight and watertight, and therefore a refrigerant made of liquid and having a high heat transport capability may be used.
また、熱交換器30を使用したが、冷媒を空気にする場合には、コイル35を通過した空気をそのまま排気口10から室内に放出しても良い。この場合には冷媒輸送ポンプ28の吸い込み口は吸気ファン8と同じ吸気口9に開口するのが良い。
Further, although the
さらに、加熱コイルに供給される電力は、約20kHz(キロヘルツ)から90kHzの範囲で使用されるのが一般的である。特に約50kHzから90kHzの比較的高い周波数域で使用することで加熱効率が急激に改善される。これは一般的な撚り線で形成されたコイルでは、周波数が高くなると漏れ磁束が急激に増加するからであり、本願発明の効果は約50kHzから90kHzの比較的高い周波数帯域で使用すると効果的である。 Further, the power supplied to the heating coil is generally used in the range of about 20 kHz (kilohertz) to 90 kHz. In particular, the heating efficiency is drastically improved by using it in a relatively high frequency range of about 50 kHz to 90 kHz. This is because in a coil formed of a general stranded wire, the leakage magnetic flux increases abruptly as the frequency increases, and the effect of the present invention is effective when used in a relatively high frequency band of about 50 kHz to 90 kHz. is there.
以上のように、本発明にかかる誘導加熱装置は、略扁平なコイルを渦巻き状に形成し、複数の導体を編み上げるかまたは撚り合わせて加工した構成にすることで、漏洩磁束の少ない加熱効率が良いコイルを提供するのみでなく、扁平形状を調整することで任意の加熱コイル直径を実現し、設計が簡単でコイルの大きさを任意に設計でき、誘導加熱装置のほか加熱コイルを用いた他の装置にも適用できる。 As described above, the induction heating device according to the present invention has a configuration in which a substantially flat coil is formed in a spiral shape, and a plurality of conductors are knitted or twisted together to achieve a heating efficiency with less leakage magnetic flux. In addition to providing a good coil, any heating coil diameter can be realized by adjusting the flat shape, and the design is simple and the coil size can be arbitrarily designed. It can also be applied to other devices.
1 本体
2 天面
3 天板
4 加熱コイル
17 融着材
18 絶縁皮膜(絶縁物)
19 銅線の束
21 スリーブ
22 導体(帯状銅線)
25 導体(帯状銅線)
26 融着材(冷却パイプ)
28 冷媒輸送ポンプ
30 熱交換器
31 樹脂パイプ(冷却パイプ)
32 融着材(冷却パイプ)
33 銅線の束
34 導体(帯状銅線)
DESCRIPTION OF
19 Bundle of copper wires 21
25 Conductor (band copper wire)
26 Fusion material (cooling pipe)
28
32 Fusion material (cooling pipe)
33 Bundle of copper wires 34 Conductor (band copper wire)
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007123198A JP2008282559A (en) | 2007-05-08 | 2007-05-08 | Induction heating device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007123198A JP2008282559A (en) | 2007-05-08 | 2007-05-08 | Induction heating device |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2008282559A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2019008902A (en) * | 2017-06-21 | 2019-01-17 | 株式会社ミヤデン | Induction heating coil |
-
2007
- 2007-05-08 JP JP2007123198A patent/JP2008282559A/en active Pending
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JP2022002226A (en) * | 2017-06-21 | 2022-01-06 | 株式会社ミヤデン | Induction heating coil |
JP7175458B2 (en) | 2017-06-21 | 2022-11-21 | 株式会社ミヤデン | induction heating coil |
JP7215663B2 (en) | 2017-06-21 | 2023-01-31 | 株式会社ミヤデン | induction heating coil |
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