JP2011003490A - Induction heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般家庭やオフィス、レストラン、工場などで使用される誘導加熱調理器をはじめとする誘導加熱装置に関するものである。 The present invention relates to an induction heating apparatus such as an induction heating cooker used in general homes, offices, restaurants, factories and the like.
従来、この種の誘導加熱装置は、例えば、誘導加熱調理器に関して、アルミニウム若しくは銅またはこれらと略同等以上の電気伝導率を有する低透磁率材料からなる被加熱物を誘導加熱可能な加熱コイルと、加熱コイルと被加熱物の間に設けられた電気導体とを備え、加熱コイルの発生する磁界と被加熱物に誘導される誘導電流の作用により被加熱物に対して働く浮力を低減する浮力低減機能を有し、相互に間隔を設けて複数の電気導体を配置する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, this type of induction heating apparatus has, for example, an induction heating cooker, a heating coil capable of induction heating an object to be heated made of aluminum, copper, or a low magnetic permeability material having an electric conductivity substantially equal to or higher than these. A buoyancy that includes an electric conductor provided between the heating coil and the object to be heated and reduces the buoyancy acting on the object to be heated by the action of the magnetic field generated by the heating coil and the induced current induced in the object to be heated. A technique that has a reduction function and arranges a plurality of electrical conductors at intervals is known (see, for example, Patent Document 1).
また、加熱調理器に関して、誘導加熱コイルと誘導発熱体とを有し、誘導加熱コイルに高周波電流が供給されることにより誘導発熱体に発生する誘導電流を制御して加熱を行う技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, regarding a heating cooker, a technique is known that has an induction heating coil and an induction heating element, and controls the induction current generated in the induction heating element by supplying high-frequency current to the induction heating coil. (For example, refer to Patent Document 2).
図4は、特許文献2に記載された従来の加熱調理器本体の正面断面図を示す。また、図5は、特許文献2に記載された従来の加熱調理器の誘導発熱体17の構成図を示す。また、図6(a)は、特許文献2に記載された従来の加熱調理器の誘導発熱体17の詳細構造を示す平面図、(b)は、特許文献2に記載された従来の加熱調理器の誘導発熱体17の正面断面図、(c)は、特許文献2に記載された従来の加熱調理器の誘導発熱体17のA部を拡大した正面断面図を示す。
FIG. 4 shows a front sectional view of a conventional heating cooker body described in
図6において、誘導発熱体17は、被加熱調理器具がアルミや銅のような低抵抗金属材料の場合、端子17aと17bを短絡させて閉ループを形成する。閉ループが形成されると、誘導加熱コイル6で発生する磁束により誘導発熱体17に誘導電流が流れて発熱する。
In FIG. 6, when the cooked utensil is a low resistance metal material such as aluminum or copper, the
この誘導発熱体17で発生するジュール熱は、熱伝導により被加熱調理器具を間接的に加熱する。また、被加熱調理器具が高抵抗金属材料の場合、端子17aと17bを開放させるため、誘導発熱体17に誘導電流はほとんど流れない。
Joule heat generated by the
しかしながら、前記従来の構成では、閉ループを形成する誘導発熱体17で発生するジュール熱によって被加熱調理器具を間接的に加熱するものであるため、熱伝達がうまくいかない場合には、加熱効率が低下したり、温度上昇による誘導発熱体17の溶融、損傷が発生する恐れがあるという課題を有していた。
However, in the conventional configuration, since the cooked utensil is indirectly heated by Joule heat generated in the
また、前記従来の構成は、特にアルミや銅のような低抵抗金属材料の被加熱調理器具を誘導発熱体17を利用して直接誘導加熱をしないで加熱することによって、鍋底に流れる誘導電流と磁束との相互作用による鍋浮きを発生させないことを目的としている。そのた
め、高抵抗金属材料の被加熱調理器具である場合には、誘導発熱体17は機能を果たさないものである。
In addition, the above-mentioned conventional configuration is such that an induction current flowing through the bottom of the pan is heated by heating a cooking utensil made of a low resistance metal material such as aluminum or copper without using induction heating directly using the
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、誘導加熱効率を高めて加熱コイル損失を低減し、冷却設計が容易となることに加えて、加熱コイルをトッププレート端部に近い部分に配置してトッププレート面積を有効に利用して調理することが出来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-described conventional problems. In addition to increasing induction heating efficiency and reducing heating coil loss and facilitating cooling design, the heating coil is arranged near the top plate end. Then, it aims at providing the induction heating apparatus which can cook using the top plate area effectively.
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、外郭を構成する本体と、本体の上部に設けられ被加熱物を載置するトッププレートと、本体より突出して調理台に本体を架設するトッププレートの端部及びトッププレートの端部を下方から覆う枠と、互いに絶縁された複数導線の集合線からなる集合線部分と単線導線からなる単線部分との直列接続体により構成されトッププレートの下方に設けられて被加熱物を誘導加熱する加熱コイルとを備え、単線部分は互いに隣接する単線導線間に空間距離を設けるとともに、少なくとも一部をトッププレートの端部と枠の間に配置したものである。 In order to solve the above-described conventional problems, an induction heating apparatus according to the present invention includes a main body that forms an outer shell, a top plate that is provided on an upper portion of the main body and on which an object to be heated is placed, and that protrudes from the main body to the main body on the counter And a frame that covers the end portion of the top plate from below and a series connection body of an assembly line portion made up of a plurality of insulated wires and a single wire portion made up of a single wire. A heating coil that is provided below the top plate and induction-heats the object to be heated, and the single wire portion provides a spatial distance between the adjacent single wire conductors, and at least a part is between the end of the top plate and the frame. It is arranged in.
これによって、被加熱物の過昇温などによって集合線部分の絶縁を劣化させることなく、被加熱物と加熱コイルとの距離を近付け、磁気結合を高めて誘導加熱効率を高めることが可能となり、同じ加熱電力に必要な加熱コイル電流を少なくすることで加熱コイル損失を低減することが出来て、誘導加熱装置の冷却設計が容易となる。 This makes it possible to increase the induction heating efficiency by increasing the magnetic coupling by reducing the distance between the object to be heated and the heating coil without deteriorating the insulation of the assembly line part due to overheating of the object to be heated, By reducing the heating coil current required for the same heating power, the heating coil loss can be reduced, and the cooling design of the induction heating device is facilitated.
本発明の誘導加熱装置は、誘導加熱効率を高めて加熱コイル損失を低減し、冷却設計が容易となることに加えて、加熱コイルをトッププレート端部に近い部分に配置してトッププレート面積を有効に利用して調理することが出来る。 The induction heating device of the present invention increases the induction heating efficiency to reduce the heating coil loss and facilitates the cooling design. In addition, the heating coil is arranged near the top plate end portion to reduce the top plate area. Can be used effectively and cooked.
第1の発明は、外郭を構成する本体と、前記本体の上部に設けられ被加熱物を載置するトッププレートと、前記本体より突出して調理台に前記本体を架設する前記トッププレートの端部及び前記トッププレートの端部を下方から覆う枠と、互いに絶縁された複数導線の集合線からなる集合線部分と単線導線からなる単線部分との直列接続体により構成され前記トッププレートの下方に設けられて前記被加熱物を誘導加熱する加熱コイルとを備え、前記単線部分は互いに隣接する単線導線間に空間距離を設けるとともに、少なくとも一部を前記トッププレートの端部と前記枠の間に配置したものである。これによって、集合線部分とトッププレートの間に加熱コイルの単線部分を設けているため、被加熱物と加熱コイルとの間の距離が近付くことになり、また、集合線部分と単線部分は直列接続されており、加熱コイルの巻数を増加させているため、等価的に加熱コイルから見た被加熱物の
面積を増やすことになり、磁気結合を高めることとなり、効率のよい誘導加熱を実現するとともに、被加熱物で発生する誘導加熱電力を一定とするのに必要な加熱コイル電流を低減して、加熱コイル損失を低減することが可能となる。
A first invention is a main body constituting an outer shell, a top plate provided on an upper portion of the main body on which an object to be heated is placed, and an end portion of the top plate protruding from the main body and erected on the cooking table. And a frame that covers the end portion of the top plate from below, and a series connection body of an assembly wire portion made up of a plurality of insulated wires and a single wire portion made up of a single wire, and is provided below the top plate. A heating coil for inductively heating the object to be heated, and the single wire portion provides a spatial distance between adjacent single wire conductors, and at least a part thereof is disposed between the end of the top plate and the frame. It is a thing. As a result, since the single wire portion of the heating coil is provided between the collecting wire portion and the top plate, the distance between the object to be heated and the heating coil is reduced, and the collecting wire portion and the single wire portion are in series. Since it is connected and the number of turns of the heating coil is increased, the area of the object to be heated as viewed from the heating coil is equivalently increased, and the magnetic coupling is increased, thereby realizing efficient induction heating. At the same time, it is possible to reduce the heating coil loss by reducing the heating coil current required to keep the induction heating power generated in the heated object constant.
また、トッププレートの端部と枠の間に、非常に薄い構成とすることが可能である単線導線からなる加熱コイルの単線部分の少なくとも一部を配置している。そのため、トッププレート端部及び枠の厚みを増すことなく、加熱コイルをトッププレート端部に近い部分に配置することが可能となる。 Further, at least a part of the single wire portion of the heating coil made of the single wire conducting wire that can be made very thin is disposed between the end portion of the top plate and the frame. Therefore, it becomes possible to arrange the heating coil in a portion close to the top plate end without increasing the thickness of the top plate end and the frame.
したがって、加熱コイル最外径を従来加熱コイルと同等とすれば、加熱コイル中心がトッププレート端部に近付き、例えば複数の加熱コイルを有する誘導加熱装置であれば、加熱コイル間の距離が広がることになって、それぞれの加熱コイル上に載置される被加熱物同士が干渉することなく加熱することが可能となる。 Therefore, if the outermost diameter of the heating coil is made equal to that of the conventional heating coil, the center of the heating coil approaches the top plate end, and for example, an induction heating device having a plurality of heating coils increases the distance between the heating coils. Thus, it becomes possible to heat the objects to be heated placed on the respective heating coils without interfering with each other.
また、加熱コイルを1つしか備えない誘導加熱装置であっても、従来加熱コイルに比べて加熱コイル最外径を大きく設定することが可能であるため、トッププレート面積を有効に利用することが可能となる。 Further, even in an induction heating device having only one heating coil, the outermost diameter of the heating coil can be set larger than that of the conventional heating coil, so that the top plate area can be used effectively. It becomes possible.
したがって、本発明によれば、効率よい誘導加熱を実現し、誘導加熱装置の冷却設計が容易となるとともに、加熱コイルをトッププレート端部に近い部分に配置してトッププレート面積を有効に利用して調理することが出来る。 Therefore, according to the present invention, efficient induction heating is realized, the cooling design of the induction heating device is facilitated, and the top coil area is effectively utilized by arranging the heating coil near the top plate end. Can cook.
第2の発明は、特に、第1の発明の単線部分は集合線部分よりもインピーダンスを小さくしたものである。 In the second invention, in particular, the single wire portion of the first invention has a smaller impedance than the collective line portion.
加熱コイル損失に直接影響するインピーダンスの実数部分(抵抗分)が小さいほど加熱コイル損失は小さくなる。また、加熱コイル電流が一定の場合、インピーダンスの虚数部分(インダクタンス分)が小さいほど加熱コイル巻数が少ないため、加熱コイル損失が小さくなる。 The smaller the real part (resistance) of the impedance that directly affects the heating coil loss, the smaller the heating coil loss. Further, when the heating coil current is constant, the smaller the imaginary part (inductance) of the impedance, the smaller the number of turns of the heating coil, so that the heating coil loss is reduced.
本発明の構成によれば、単線部分は集合線部分よりもインピーダンスが小さくなる構成としている。また、単線部分と集合線部分は直列接続されているため、両部分に流れる加熱コイル電流は一定である。したがって、集合線部分に比べて単線部分の損失が小さく、誘導加熱装置の冷却設計を容易にすることができる。 According to the configuration of the present invention, the single line portion has a smaller impedance than the collective line portion. Further, since the single wire portion and the collective wire portion are connected in series, the heating coil current flowing through both portions is constant. Therefore, the loss of the single wire portion is smaller than that of the collective wire portion, and the cooling design of the induction heating device can be facilitated.
第3の発明は、特に、第1の発明の単線部分は被加熱物と熱的に接続したものである。 In the third invention, in particular, the single wire portion of the first invention is thermally connected to an object to be heated.
単線部分は、互いに隣接する単線導線間に空間距離を設けているため、単線に使用する金属の融点を超えない限り、単線部分の温度が上昇しても誘導加熱装置としての動作に影響は及ぼさない。したがって、被加熱物が異常加熱されていない場合には、逆に単線部分で発生する熱を、単線部分と熱的に接続された被加熱物に伝達することにより、加熱効率を向上させることが可能となる。 Since the single wire portion has a spatial distance between adjacent single wire conductors, even if the temperature of the single wire portion does not exceed the melting point of the metal used for the single wire, the operation as an induction heating device is not affected. Absent. Therefore, when the object to be heated is not abnormally heated, the heating efficiency can be improved by transferring the heat generated in the single wire portion to the object to be heated thermally connected to the single wire portion. It becomes possible.
単線部分と被加熱物とを熱的に接続させるとは、例えば、単線部分をトッププレートの加熱コイル側から押し当てる構成として、単線部分の発熱がトッププレートを介して被加熱物に伝達出来るようにすることである。 The connection of the single wire portion and the object to be heated is, for example, a configuration in which the single wire portion is pressed from the heating coil side of the top plate so that the heat generated in the single wire portion can be transmitted to the object to be heated via the top plate. Is to do.
また、単線部分の発熱が被加熱物に伝達することにより、単線部分の温度上昇も緩和されるため、誘導加熱装置の冷却設計をさらに容易にすることができる。 Further, since the heat generated in the single wire portion is transmitted to the object to be heated, the temperature rise in the single wire portion is alleviated, so that the cooling design of the induction heating device can be further facilitated.
第4の発明は、特に第3の発明において、加熱コイルを支持する加熱コイル支持部と、加熱コイル支持部に固定された絶縁部とを備え、前記単線部分は絶縁部のトッププレート側に設けたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, particularly in the third aspect of the invention, the heating coil support portion for supporting the heating coil and an insulating portion fixed to the heating coil support portion are provided, and the single wire portion is provided on the top plate side of the insulating portion. It is a thing.
単線部分を、例えばトッププレートの加熱コイル側から押し当てて、被加熱物と熱的に接続させる効果を向上するためには、単線部分をまんべんなくトッププレートに押し当てることが必要である。 In order to improve the effect of pressing the single wire portion from, for example, the heating coil side of the top plate and thermally connecting it to the object to be heated, it is necessary to press the single wire portion evenly against the top plate.
本発明の構成によれば、単線部分は、加熱コイル支持部に固定された絶縁部のトッププレート側に設けられているため、たわみ等が生じない。そのため、単線部分をトッププレートにまんべんなく押し当てることが可能であり、単線部分からの被加熱物への熱伝達を向上させることが可能となる。 According to the configuration of the present invention, since the single wire portion is provided on the top plate side of the insulating portion fixed to the heating coil support portion, no deflection or the like occurs. Therefore, the single wire portion can be pressed evenly against the top plate, and heat transfer from the single wire portion to the object to be heated can be improved.
第5の発明は、特に第4の発明において、断熱部を備え、断熱部は単線部分と絶縁部の間に設けたものである。 In a fifth aspect of the invention, in particular, in the fourth aspect of the invention, a heat insulating portion is provided, and the heat insulating portion is provided between the single wire portion and the insulating portion.
これによって、単線部分から絶縁部、加熱コイル支持部、集合線部分へ伝達する熱量が制限され、よりトッププレート側へ伝達しやすくなる。したがって、単線部分からの被加熱物への熱伝達をさらに向上させることが可能となる。 As a result, the amount of heat transmitted from the single wire portion to the insulating portion, the heating coil support portion, and the collective wire portion is limited, and the heat is more easily transmitted to the top plate side. Therefore, it is possible to further improve the heat transfer from the single wire portion to the object to be heated.
また、単線部分の発熱によって集合線部分への熱伝達、熱輻射が生じ、集合線部分の温度が上昇、絶縁が劣化する等といった心配がなく、信頼性の高い誘導加熱装置とすることが出来る。 In addition, heat generation and heat radiation to the assembly line portion are generated by heat generation of the single wire portion, and there is no concern that the temperature of the assembly line portion rises and the insulation deteriorates, so that a highly reliable induction heating device can be obtained. .
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概略構成図を示すものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of an induction heating apparatus according to a first embodiment of the present invention.
図1において、誘導加熱装置の外郭を構成する本体101の上部には、被加熱物102を載置するトッププレート103が設けられている。トッププレート103には、本体101に対して突出した端部104が構成されるような寸法になっており、具体的には、本体101の形状は、幅57cm×奥行き46cm×高さ22cm、トッププレート形状は幅75cm×奥行き52cm×厚み4mmとしている。本体101に対して、トッププレート103が突出している部分が端部104である。
In FIG. 1, a
端部104の下面には、5mm距離をあけて、トッププレート103及び端部104に応力が加わらないよう、厚み1mmの非磁性ステンレス製の枠105が設けられている。誘導加熱装置が載置される開口部を持つ調理台において、開口部に本体101を挿入し、端部104及び枠105が本体101を調理台に架設する構成となる。
A nonmagnetic
トッププレート103の下方には、被加熱物102を誘導加熱する加熱コイル106が設けられている。
Below the
加熱コイル106には、インバータ107が接続されている。インバータ107は、内部にスイッチング素子等(図示せず)を有しており、供給された電源(図示せず)をスイッチングすることにより、加熱コイル104に20kHz〜100kHzの高周波電流を供給する。加熱コイル106は、高周波電流によって高周波磁界を発生し、被加熱物10
2を誘導加熱する。
An
2 is induction heated.
加熱コイル106は、互いに絶縁された複数導線の集合線である、リッツワイヤからなる集合線部分108と、平板状の銅線である、単線導線からなる単線部分109との直列接続体によって構成されている。
The heating coil 106 is constituted by a series connection body of an assembly wire portion 108 made of litz wire, which is an assembly wire of a plurality of conductor wires insulated from each other, and a
集合線部分108のトッププレート103側の表面から被加熱物102底面までの距離は8mmに、単線部分109のトッププレート103側の表面から被加熱物102底面までの距離は4mmになるよう配置されている。
The distance from the surface on the
単線部分109のトッププレート103側の表面から被加熱物102底面までの距離が4mmであるのは、トッププレート103厚みが4mmであり、後述するように単線部分109はトッププレート103の加熱コイル106側に当接されているからである。
The distance from the surface on the
また、単線部分109は、トッププレート103の端部104と枠105の隙間に生じる5mmの空間に配置されている。
Further, the
加熱コイル106の集合線部分108は、加熱コイル106を支持する加熱コイル支持部110上に、シリコーン等の熱硬化性接着剤により固定されている。 The collective line portion 108 of the heating coil 106 is fixed on the heating coil support 110 that supports the heating coil 106 with a thermosetting adhesive such as silicone.
加熱コイル支持部110の下面(トッププレート103の反対側面)には、放射状に磁性体である棒状のフェライト111が8本配置されている。このフェライト111は、加熱コイル106から発生する高周波磁界が、出来るだけ漏れずに被加熱物102に伝達し、被加熱物102以外の部分を誘導加熱したり、本体101外部へ漏洩するのを防止する目的で設けられている。
On the lower surface of the heating coil support 110 (the opposite side surface of the top plate 103), eight rod-shaped
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トッププレート103端部104周辺の拡大図である。
FIG. 2 is an enlarged view around the
図2において、加熱コイル支持部110外周の、トッププレート103端部104側には、加熱コイル支持部110の一部でもある厚み2mmの樹脂板112が接続されている。さらにそのトッププレート103側には、厚み0.5mmの絶縁部113が樹脂板112に固定されており、間接的に加熱コイル支持部110に固定されていることになる。絶縁部113は十分な耐熱を持つマイカで構成されている。
In FIG. 2, a
絶縁部113のトッププレート103側には、断熱効果と弾力性を持つセラミックファイバーシートからなる厚み2mmの断熱部114が配置されている。
On the
また、断熱部114のさらにトッププレート103側には、単線部分109が載置されており、枠105、絶縁部113、断熱部114によって本体101内部よりトッププレート103の加熱コイル104側の面に押し当てられている。
Further, a
つまり、枠105のトッププレート103側には樹脂板112、絶縁部113、断熱部114、単線部分109、トッププレート103端部104の順に配置されている。
That is, the
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加熱コイル106の詳細構成図を示すものである。 FIG. 3 shows a detailed configuration diagram of the heating coil 106 of the induction heating apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図3において、集合線部分108はドーナツ状に、単線部分109は長方形状に、それぞれ巻き回して加熱コイル106を形成している。巻数はそれぞれ集合線部分108が1
2ターン、単線部分109が7ターンとなっており、単線部分109のインピーダンスが集合線部分108に比較して小さくなっている。
In FIG. 3, the collecting wire portion 108 is wound in a donut shape, and the
Two turns and the
単線部分109の内径、外径は、それぞれ20mm、60mmであり、集合線部分108の内径、外径は、それぞれ50mm、180mmである。
The inner and outer diameters of the
集合線部分108は、被加熱物102の発熱分布を均一化するために、同一円心の2つのドーナツ状部分から構成されている。2つのドーナツ状部分のそれぞれでは、隣接するターン間に空間隙間はない。 The collective line portion 108 is composed of two donut-shaped portions having the same circular center in order to make the heat distribution of the article to be heated 102 uniform. In each of the two donut-shaped portions, there is no space gap between adjacent turns.
また、集合線部分108のリッツワイヤは、表面をエナメル被覆された直径0.3mmの銅線が60本撚り合わされた構成で、厚みは約5mmとなっている。リッツワイヤを採用しているため、高周波電流が流れた際に発生する表皮効果、近接効果による抵抗増加を緩和することが可能である。 In addition, the litz wire of the assembly line portion 108 has a configuration in which 60 copper wires with a diameter of 0.3 mm whose surfaces are enamel-coated are twisted and have a thickness of about 5 mm. Since a litz wire is used, it is possible to mitigate the increase in resistance due to the skin effect and proximity effect that occur when a high-frequency current flows.
単線部分109は、幅2mm、厚み1mmの平板状の銅線で構成されている。また、互いに隣接する単線導線間に、約1mmの空間距離が設けられている。互いに隣接する単線導線間の絶縁が確保されているため、単線導線の表面被覆処理はされていない。
The
集合線部分108と単線部分109は、電気的に直列になるよう互いに接続されている。具体的には、集合線部分108の外周側端子と単線部分109の内周側端子はインバータ105に接続され、集合線部分108の内周側端子と単線部分109の外周側端子は互いに接続されており、インバータ107から見て集合線部分108と単線部分109が直列接続体となって、加熱コイル106を構成するようになっている。
The collective line portion 108 and the
また、集合線部分108と単線部分109に電流が流れる際、集合線部分108と単線部分109が近接する部分でそれぞれに流れる電流向きが同方向になるよう、巻き方向が調整されている。
Further, the winding direction is adjusted so that when the current flows through the collective line portion 108 and 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、インバータ107は、供給された電源(図示せず)を整流した後、内包するスイッチング素子(図示せず)のオン、オフ動作によって高周波電圧に変換する。高周波電圧は、インバータ107に接続された加熱コイル106に供給されて高周波電流が流れる。加熱コイル106に流れる高周波電流によって、高周波磁界が発生し、加熱コイル106上方に載置された被加熱物102内部に渦電流を誘導し、ジュール熱によって被加熱物102を加熱する。
First, the
このとき、加熱コイル106の単線部分109は、トッププレート103の加熱コイル106側の面に押し当てられており、被加熱物102との距離が極小になっている。そのため、単線部分109から発生した磁界は、無駄なく被加熱物102に到達することが容易であり、被加熱物102と単線部分109の磁気結合が高められており、効率よい誘導加熱を行うことが可能である。
At this time, the
被加熱物を効率よく誘導加熱するためには、被加熱物と加熱コイルの磁気結合を高めることが有効である。磁気結合を高めるとは、一方の磁気エネルギーを効率よくもう一方へ伝達するという意味である。具体的な手段として、被加熱物と加熱コイルとの間の距離を近付けたり、誘導加熱に寄与せずに漏れていく漏れ磁束を少なくする構成にしたり、加熱コイルの巻数を増やして等価的に加熱コイルから見た被加熱物の面積を増やしたりする等の方法がある。 In order to efficiently induction-heat the object to be heated, it is effective to increase the magnetic coupling between the object to be heated and the heating coil. Increasing magnetic coupling means efficiently transmitting one magnetic energy to the other. As specific means, the distance between the object to be heated and the heating coil is made closer, the leakage magnetic flux leaking without contributing to induction heating is reduced, or the number of turns of the heating coil is increased equivalently. There are methods such as increasing the area of the object to be heated as seen from the heating coil.
本実施の形態においては、被加熱物と加熱コイルの磁気結合を高めることにより、効率よい誘導加熱を実現するとともに、被加熱物で発生する誘導加熱電力一定とするのに必要な加熱コイル電流を低減して、加熱コイル損失を低減することが可能となる。 In the present embodiment, by increasing the magnetic coupling between the object to be heated and the heating coil, efficient induction heating is realized, and the heating coil current required to make the induction heating power generated in the object to be heated constant is set. It becomes possible to reduce heating coil loss.
しかしながら、単に加熱コイルを被加熱物に近付けることは、トッププレートと加熱コイル間距離が近付くことにもなり、被加熱物で発生する熱が加熱コイルにも影響する。 However, simply moving the heating coil closer to the object to be heated also brings the distance between the top plate and the heating coil closer, and the heat generated in the object to be heated also affects the heating coil.
例えば、野菜炒め等の調理において被加熱物(フライパン等)の底面は200〜300℃程度にまで上昇するため、トッププレートを介して加熱コイル温度を上昇させる。また、天ぷら等の揚げ物調理において油が少量であった場合は、油の過昇温が発生しやすく、同様に加熱コイル温度を上昇させる。 For example, in cooking such as stir-fried vegetables, the bottom surface of an object to be heated (such as a frying pan) rises to about 200 to 300 ° C., so the heating coil temperature is raised through the top plate. In addition, when a small amount of oil is used in cooking fried food such as tempura, overheating of the oil is likely to occur, and the heating coil temperature is similarly increased.
さらには、トッププレートと加熱コイル間の空間に流れていた冷却風の循環が阻害されることになって、十分な冷却を行うことが出来ず、加熱コイル温度が上昇する。 Furthermore, the circulation of the cooling air flowing in the space between the top plate and the heating coil is hindered, so that sufficient cooling cannot be performed and the heating coil temperature rises.
このような場合、加熱コイル温度が耐熱温度を超えると、加熱コイルのターン間絶縁被覆が劣化して絶縁が保てなくなり、加熱コイルや誘導加熱装置の破損に繋がる。 In such a case, if the heating coil temperature exceeds the heat resistance temperature, the insulating coating between turns of the heating coil is deteriorated and insulation cannot be maintained, leading to damage to the heating coil or the induction heating device.
本実施の形態においては、単線部分は互いに隣接する単線導線間に空間距離を設けているため、例えば被加熱物からの熱伝達が過剰となり、単線部分の温度が上昇しても、隣接する単線導線間同士の絶縁劣化を生じることはない。 In the present embodiment, since the single wire portions are provided with a spatial distance between the adjacent single wire conductors, for example, even if the heat transfer from the object to be heated becomes excessive and the temperature of the single wire portion rises, the adjacent single wires There is no degradation of insulation between conductors.
また、単線部分109は、非常に融点の高い銅(例えば純銅で約1000℃)を使用している。また、互いに隣接する単線導線間に空間距離を設けており、特別な絶縁被覆処理は設けていない。
Further, the
被加熱物102が野菜炒め等の調理において底面が200〜300℃になったようなとき、或いは天ぷら等の揚げ物調理において油が少量で、油の過昇温が発生したようなとき等で、トッププレート103を介して被加熱物102の発熱によって単線部分109の温度が上昇したとする。
When the bottom of the object to be heated 102 is 200-300 ° C. in cooking such as stir-fried vegetables, or when a small amount of oil is used in cooking fried food such as tempura, etc. It is assumed that the temperature of the
集合線の場合は、互いに絶縁された複数の導線で構成されているため、高温時に絶縁被覆が劣化し、劣化した部分での局所発熱が顕著となる。その結果、導線の劣化、損傷等が発生する可能性がある。 In the case of the assembly wire, since it is composed of a plurality of conductive wires insulated from each other, the insulation coating deteriorates at a high temperature, and local heat generation at the deteriorated portion becomes remarkable. As a result, the conductor may be deteriorated or damaged.
しかしながら、単線の場合は、高温による絶縁被覆の劣化がなく、局所発熱が発生しないことにより導線の損傷も少ないため、十分な耐熱性を有しており、誘導加熱装置の動作への影響がない。 However, in the case of a single wire, there is no deterioration of the insulation coating due to high temperature, and since there is little damage to the conductor due to no local heat generation, it has sufficient heat resistance and does not affect the operation of the induction heating device .
また、被加熱物102が湯沸かし、煮物調理等、底面温度がそれほど上昇しない場合には、単線部分109で発生した熱をトッププレート103を介して被加熱物102に伝達することにより、加熱効率を向上させることが出来る。
In addition, when the object to be heated 102 is boiled, cooking the boiled food, etc., the bottom surface temperature does not increase so much, the heat generated in the
さらに、単線部分109の下方には、断熱部114が配置されているため、単線部分109の被加熱物102への熱伝達はより促進され、集合線部分108等への熱影響は少なくなる。
Furthermore, since the heat insulating portion 114 is disposed below the
また、単線部分109の発熱が被加熱物102に伝達することにより、単線部分109の温度上昇も緩和される。
Further, the heat generation of the
加熱コイル106の集合線部分108と単線部分109は、直列に接続されているため、同電流が流れることになる。単線部分109は、単線導線であるため、表皮効果、近接効果による高周波抵抗の上昇が、集合線部分108に比べて大きい。しかしながら、巻数を少なく設定されているため、単線部分109は全体として集合線部分108に比べてインピーダンス(抵抗、インダクタンス)が小さく、損失が小さい。
Since the collecting wire portion 108 and the
また、誘導加熱に利用するような高周波電流(20kHz〜100kHz)を単線の加熱コイルに供給した場合、単線加熱コイルは複数の導線の集合線(例えばリッツワイヤ)で構成された加熱コイルに比べて高周波抵抗が非常に高いため、加熱コイル自身の損失、発熱が大きく、誘導加熱効率が低下する。 In addition, when a high-frequency current (20 kHz to 100 kHz) that is used for induction heating is supplied to a single wire heating coil, the single wire heating coil is compared with a heating coil that is composed of a plurality of conductor wires (for example, litz wire). Since the high frequency resistance is very high, the heating coil itself has a large loss and heat generation, and the induction heating efficiency is lowered.
しかし、加熱コイル106を集合線部分108と単線部分109で構成しているため、誘導加熱に必要となる加熱コイル106巻数のうち、単位長さ当たりの損失が集合線部分108に比べて大きい単線部分109を冷却可能な損失に抑えるよう、巻数設計することは容易である。
However, since the heating coil 106 is composed of the collective wire portion 108 and the
また、本実施の形態では、単線部分109を断熱部114を介して絶縁部113及び樹脂板112によってトッププレート103の加熱コイル106側の面にたわみなく、まんべんなく押し当てる構成となっている。そのため、単線部分109の発熱は、効率よく被加熱物102に伝達する。
Further, in the present embodiment, the
さらに、単線部分109と枠105の間に樹脂板112及び絶縁部113が配置されるため、単線部分109と枠105との間での十分な絶縁を確保することが容易である。
Furthermore, since the
単線部分109は、トッププレート103端部104の下方に配置される。
The
調理台に本体を架設するために突出しているトッププレート端部及び枠は通常10mm程度の厚みである。この部分は、結晶化ガラス等で構成されるトッププレート、トッププレートに応力が加わらないようにするための枠である金属板、トッププレートと金属板の隙間で構成されている。 The top plate end and the frame projecting to mount the main body on the countertop are usually about 10 mm thick. This portion is composed of a top plate made of crystallized glass, a metal plate that is a frame for preventing stress from being applied to the top plate, and a gap between the top plate and the metal plate.
トッププレートの厚みは、強度を確保する必要があるため、4mm程度となっている。また、金属板はおおよそ1〜2mm程度である。すなわち、トッププレートと金属板の隙間は4〜5mm程度である。 The thickness of the top plate is about 4 mm because it is necessary to ensure the strength. The metal plate is about 1 to 2 mm. That is, the gap between the top plate and the metal plate is about 4 to 5 mm.
このような微小な隙間には、集合線で構成される加熱コイルを配置することは困難であるし、例え配置出来たとしても、トッププレートと集合線部分との距離が非常に小さいため、被加熱物を加熱する際、フライパンの空焼きや過昇温が生じた場合に集合線部分の絶縁劣化や焼損の可能性がある。 In such a minute gap, it is difficult to arrange a heating coil composed of a collection line, and even if it can be arranged, the distance between the top plate and the collection line portion is very small. When heating a heated object, there is a possibility of insulation deterioration or burnout of the assembly line portion when the frying pan is baked or overheated.
従来であれば調理台に対してトッププレート103面を高くしなければ、加熱コイル106を挿入することは困難であったが、本実施の形態であれば、単線部分109が十分薄い構成となっているために挿入が可能である。
Conventionally, it is difficult to insert the heating coil 106 unless the
その結果、使用者から見て、加熱コイル106面積を大きくすることが可能であるため、大きな被加熱物であっても、均一に誘導加熱することが可能である。従来であれば、デッドスペースとなっていたトッププレート103端部104を有効利用することが出来る。
As a result, since the area of the heating coil 106 can be increased as viewed from the user, even a large object to be heated can be uniformly induction-heated. Conventionally, the
本実施の形態では、単線部分109を銅線としたが、これに限定するものではなく、被加熱物102の異常時温度に比べて十分耐熱性を持つものであればよい。
In the present embodiment, the
例えば、低抵抗非磁性金属であるアルミニウム等が例として挙げられる。また、銅の場合、表面がさびる可能性があるが、アルミニウムの場合は表面に自然酸化層が形成され、表面の変化が少なく、トッププレート103への高い接触度を維持出来る。また、アルミニウムは銅に比べて安価である。
For example, aluminum which is a low-resistance nonmagnetic metal can be given as an example. In the case of copper, the surface may be rusted, but in the case of aluminum, a natural oxide layer is formed on the surface, and the surface changes little, and a high degree of contact with the
また、単線部分109を複数の平板状導線を多層にしたものとしてもよい。この場合、平板状導線は打ち抜き工法によって高速に大量生産可能であるため、製作が容易となる。
Further, the
また、単線部分109の発熱を被加熱物102にさらに伝熱するために、トッププレート103と単線部分109の間に高熱伝導材を挿入すれば、単線部分109のトッププレート103へのあたりムラを低減することが可能である。
Further, if a high thermal conductive material is inserted between the
また、本体101に加熱コイル106を1つ内蔵する例を挙げたが、例えば、複数の加熱コイル106を内蔵してもよい。2つの加熱コイル106を内蔵する場合には、互いの加熱コイル106をよりトッププレート103端部104に近い配置として、加熱コイル106間の距離を大きく設定することが可能である。それぞれの加熱コイル106に大きな被加熱物102を載置した場合でも、互いに干渉してぶつかることもなく使い勝手がよい。
Moreover, although the example which incorporates the one heating coil 106 in the main body 101 was given, you may incorporate the some heating coil 106, for example. When two heating coils 106 are built in, the distance between the heating coils 106 can be set large by arranging the heating coils 106 closer to the
本実施の形態では、単線部分109の下方に絶縁部113と樹脂板112を配置する構成としたが、絶縁部113と樹脂板112の間に非磁性低抵抗金属であるアルミニウム板等を挿入すれば、樹脂板のさらにその下方にある枠105の誘導加熱を抑制することが可能である。また枠105そのものを非磁性低抵抗金属であるアルミニウム板等で構成してもよい。
In this embodiment, the insulating portion 113 and the
また、絶縁部113と樹脂板112の間に磁性体であるフェライト等を挿入すれば、漏れ磁界を低減することが可能で、効率よく磁界を被加熱物102に伝達することが出来る。
Further, if ferrite or the like, which is a magnetic material, is inserted between the insulating portion 113 and the
以上のように、本発明にかかる誘導加熱装置は、装置の低損失化が可能であり、冷却設計が容易となる誘導加熱装置を提供することが出来るので、誘導加熱調理器としてはもちろんのこと、誘導加熱式湯沸かし器、誘導加熱式アイロン、またはその他の誘導加熱式加熱装置などの用途にも適用できる。 As described above, the induction heating apparatus according to the present invention can reduce the loss of the apparatus, and can provide an induction heating apparatus that facilitates cooling design. It can also be applied to uses such as induction heating water heaters, induction heating irons, and other induction heating heating devices.
101 本体
102 被加熱物
103 トッププレート
104 端部
105 枠
106 加熱コイル
108 集合線部分
109 単線部分
110 加熱コイル支持部
113 絶縁部
114 断熱部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Main body 102 To-
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009147425A JP2011003490A (en) | 2009-06-22 | 2009-06-22 | Induction heating device |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012243497A (en) * | 2011-05-18 | 2012-12-10 | Mitsubishi Electric Corp | Induction heating cooker |
JP2015011765A (en) * | 2013-06-26 | 2015-01-19 | 三菱電機株式会社 | Induction heating cooker |
WO2019064648A1 (en) * | 2017-09-27 | 2019-04-04 | 三菱電機株式会社 | Rice cooker |
-
2009
- 2009-06-22 JP JP2009147425A patent/JP2011003490A/en active Pending
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