JP3675015B2

JP3675015B2 - 誘導加熱装置の製造方法

Info

Publication number: JP3675015B2
Application number: JP1495096A
Authority: JP
Inventors: 泉生弘田; 直昭石丸; 秀和山下; 英樹大森
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: JPH09213466A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は誘導加熱装置に関するもので、さらに詳しくはその加熱構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の誘導加熱装置の加熱構造を誘導加熱調理器を例に取り上げ、図１０〜１２を用いて説明する。図１０は従来の誘導加熱調理器の断面図で、１は加熱コイル２から発生する高周波磁界によって誘導加熱される被加熱物、２は被加熱物１を誘導加熱する加熱コイル、３は加熱コイル２に高周波電流を供給するインバータ回路で図には特に記載していないが、加熱コイル２と接続されている。４は被加熱物１がその上面に載置されるプレートでその材質はセラミックである。５は筐体、６は加熱コイル２を載置するコイル台、７はコイル台６に埋設されている高透磁率体で、材質はフェライトである。高透磁率体は加熱コイル２から発生する高周波磁界を効率よく被加熱物１に供給させる目的で用いられている。
【０００３】
コイル台６を上から見た図を図１１に、また下から見た図を図１２に示す。図１２に示すように高透磁率体７は、複数の棒体からなり、コイル台６の下面に放射状に配置されている。
【０００４】
加熱コイル２のコイル線は、直径０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の素線を３０本程度撚り合わせたもので構成されている。素線の材質は銅で、その表面は絶縁物によって覆われており、それぞれの素線が電気的に接続されないようになっている。それぞれの素線は加熱コイル２の始端及び終端にて電気的に接続している。加熱コイル２のコイル線をこのような素線を撚り合わせた構成としている理由は、加熱コイル２に流れる周波数２０〜３０ｋＨｚ程度の高周波電流が、表皮効果によりコイル線表面に電流が集中するため、コイル線の表面積を大とする必要があるからである。コイル線表面積が小の場合、加熱コイル２の損失が大きくなり、温度上昇及び加熱効率面で問題である。コイル線温度が略１８０℃を越えると上記素線間及びコイル線間の絶縁が困難となり、この場合コイルとしての機能を果たすことが不可能となる。また図１１に示すコイルのターン数は簡易的に示したものであり、実際のターン数は２０〜３０ターン程度である。
【０００５】
加熱コイル２とプレート４の間に空隙（本従来例の場合５ｍｍ程度）を設けている理由は、上記理由と同様に加熱コイル２の素線間及びコイル線間絶縁の問題からである。すなわち例えばプレート４上で天ぷら揚げ物調理などを行うと鍋温度が２００℃近く上昇する場合があり、その熱の影響を回避するためである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この様な従来の誘導加熱装置では、以下に示す課題があった。すなわち、上記したように加熱コイル及びコイル台あるいは、高透磁率体といった誘導加熱を行うための加熱構成が複雑で、その作製工数や部品コストが大きく、結果商品のコスト上昇をまねくという課題である。特に加熱コイルは複数の素線を撚り合わせる構成であり、その作製工数は極めて大きいものである。また加熱コイルとプレート間には所定の空隙を設ける必要があり、加熱コイルや、コイル台の高さも含め、筐体薄型化が困難であるという課題も有している。また加熱コイルの損失は本従来例の場合、略４０Ｗ程度であり、この損失は被加熱物への加熱に寄与しないため、エネルギー効率の面で過大である。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を解決し、簡素な部品点数かつ容易な工法、さらに筐体薄型化可能で被加熱物へのエネルギー効率も高い加熱構成を実現し、小形、高性能かつ低コストの誘導加熱装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、前記加熱コイルから発生する高周波磁界によって誘導加熱される被加熱物が載置されるプレートとを有し、前記加熱コイルを前記プレートに埋設し、部品点数及び作製工数を低減するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
請求項１、２、３記載の発明は、溶融させた導電体をプレートに設けた渦状溝に流入する工法により、自在の形の加熱コイルを容易に得ることができるものである。加熱コイルの断面形状を本実施例に記載したように表面積を大とすることにより、加熱コイルの発熱が抑えられ、さらに効率の高い誘導加熱装置を得ることができる。
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は本実施の形態の誘導加熱装置の断面図である。被加熱物１１を高周波磁界によって誘導加熱する加熱コイル１２は、被加熱物１１が載置されるプレート１４に埋設されている。プレート１４の材質はセラミックで、筐体１５によって保持される。加熱コイル１２の下部には、高透磁率体１７が埋設されたコイル台１６が配置されている。特に図示していないが、加熱コイル２はインバータ回路１３と接続されており、高周波電流が供給される。
【００１２】
図２はプレート１４を下から見た図で、渦状の加熱コイル１２が埋設されており、コイル線間はセラミックにより完全に絶縁されている。加熱コイル１２のターン数は簡易的に示したものであり、実際のターン数は２０〜３０ターン程度である。
【００１３】
図３はコイル台６を下から見た図で、図に示すように高透磁率体１７は、複数の棒体からなり、コイル台１６の下面に放射状に配置されている。
【００１４】
図４は、特にプレート１４に形成された渦状溝１８の断面と加熱コイル１２の関係を示した図で、加熱コイル１２のコイル線に合わせて渦状溝１８は設けられている。
【００１５】
以上第１の実施の形態から明らかなように、従来の誘導加熱装置の加熱構成と比べ、加熱コイル１２とプレート１４が１つの部品となっている。この構成とすることにより、従来と比べて格段に商品の薄型化が可能となり、使い勝手や収納性あるいはデザイン性の向上に大きく寄与できるものである。また加熱コイル１２は複数の素線を撚り合わせた従来のコイル線と比べ、単線としている。単線が可能となる理由は、従来高温時において問題となるコイル線間の絶縁は絶縁膜材質特性に起因していたが、本実施の形態の場合、セラミックが絶縁体となるため、極めて高温まで絶縁可能となるためである。また、本実施の形態における加熱コイル１２の損失はプレート１４を介して被加熱物１１の加熱に寄与できるため、従来の加熱構成と比べて被加熱物１１へのエネルギー効率が大となる。このように本実施の形態により加熱構成部品点数の削減が可能となり、更に加熱コイル１２はプレート１４へ埋設されるため、従来必要であった加熱コイル１２とプレート１４間の空隙が不要となり、加熱コイル１２の高さも含めて、従来と比べて大幅な筐体１５の薄型化が可能となる。加熱コイル１２の発熱は、被加熱物１１の加熱に有効に利用できる。
【００１６】
本実施の形態における加熱コイル１２は、あらかじめ、導電体板（例えば銅板、アルミ板など）打ち抜きあるいは導電体（銅、アルミなど）鋳型形成により得て、渦状溝１８に挿入する工法で、簡単に実現できるものである。
【００１７】
また、加熱コイル１２は、図４に示したプレート１４の渦状溝１８に高温にて溶融した導電体（例えば高耐熱半田あるいはアルミ、銅など）を流入させ、低温にて凝固させることにより、上記工法よりも更に容易に得ることができる。この工法によれば、渦状溝１８の溝形状を変更すれば、自在の断面の加熱コイル１２を、極めて容易に得られる。
【００１８】
（実施の形態２）
以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。図５は本実施の形態の誘導加熱装置の加熱コイル１２と、プレート１４の断面図である。本実施の形態においては、加熱コイル１２をプレート１４に密着させた構成としている。本構成においても、加熱コイルの発熱を被加熱物１１の加熱へ有効に利用できるほか、プレート１４が平面であるため、従来のプレート板をそのまま利用することも可能となる。
【００１９】
（実施の形態３）
以下、本発明の第３の実施の形態について説明する。図６は本実施の形態の誘導加熱装置の断面図である。図７は、プレート１４を下からすなわち高透磁率体１９側からみた図である。本実施の形態においては、第１の実施の形態と比してコイル台１６がなく、シート状の高透磁率体１９を加熱コイル１２直下に配置している。本実施の形態において、高透磁率体１９は、厚み数百μｍで、ビニールシートの中にフェライト材を封入した構成としている。本実施の形態とすることにより、コイル台１６は不要となり、また棒状高透磁率体を放射状に配置する必要もないため、第１の実施の形態と比しても、作製工数が大幅に削減でき、また筐体１５の薄型化を更に図れるものである。
【００２０】
また、本実施の形態において、高透磁率体１９は、プレート１４下側すなわち加熱コイル１２面側に高透磁率体を塗布する工法で容易に得られるものである。また本工法によれは、プレート１４と、加熱コイル１２と高透磁率体１９は一つの部品となり、部品点数の更なる削減が可能となる。
【００２１】
（実施の形態４）
以下、本発明の第４の実施の形態について説明する。図８は本実施の形態の誘導加熱装置のプレート１４の断面図である。プレート１４に設けられた渦状溝２０の形状は、図のように各溝において、段差を有しているものである。尚図には特に記していないが、加熱コイル１２の断面も本溝形状と同じとしている。本構成により加熱コイル１２の表面積は、第１の実施の形態と比して大となり、加熱コイル１２の発熱を抑えることができ、より効率の高い誘導加熱装置を実現できるものである。
【００２２】
（実施の形態５）
以下、本発明の第５の実施の形態について説明する。図９は本実施の形態の誘導加熱装置のプレート１４の断面図である。プレート１４に設けられた渦状溝２１の形状は、図のように各コイル線を形成する溝を更に複数の溝に分割した形状としている。尚図には特に記していないが、加熱コイル１２の断面も本溝形状と同じとしている。本構成における加熱コイル１２は、複数の互いに平行な素線で形成され、さらに素線間は絶縁されることになるが、その始端及び終端は、電気的に接続されているものである。本構成により加熱コイル１２の表面積は、第４の実施の形態と比しても大となり、加熱コイル１２の発熱を更に抑えることができ、より効率の高い誘導加熱装置を実現できるものである。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１、２、３に記載の発明によれば、溶融させた導電体をプレートに設けた渦状溝に流入する工法により、自在の形の加熱コイルを容易に得ることができるものである。加熱コイルの断面形状を本実施例に記載したように表面積を大とすることにより、加熱コイルの発熱が抑えられ、さらに効率の高い誘導加熱装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の誘導加熱装置の断面図
【図２】同、誘導加熱装置のプレート近傍の底面図
【図３】同、誘導加熱装置のコイル台近傍の底面図
【図４】同、誘導加熱装置の断面図と加熱コイルの位置関係図
【図５】本発明の第２の実施の形態の誘導加熱装置の断面図と加熱コイルの位置関係図
【図６】本発明の第３の実施の形態の誘導加熱装置の断面図
【図７】同、誘導加熱装置のプレート近傍の底面図
【図８】本発明の第４の実施の形態の誘導加熱装置の部分断面図
【図９】本発明の第５の実施の形態の誘導加熱装置の部分断面図
【図１０】従来の誘導加熱装置の断面図
【図１１】同、誘導加熱装置のコイル台近傍の平面図
【図１２】同、誘導加熱装置のコイル台近傍の底面図
【符号の説明】
１２加熱コイル
１３インバータ回路
１１被加熱物
１４プレート
１８渦状溝
１７高透磁率体

Claims

加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ回路と、前記加熱コイルから発生する高周波磁界によって誘導加熱される被加熱物を載置するプレートとを有し、前記加熱コイルは前記プレートに埋設されてなる誘導加熱装置の製造方法であって、前記加熱コイルは、高温にて溶融した導電体をプレートに形成された渦状溝に流入させた後、低温にて凝固せしめて得るものとした誘導加熱装置の製造方法。
プレートに形成された渦状溝は、少なくとも１つ以上の段差を有する請求項１記載の誘導加熱装置の製造方法。
プレートに形成された渦状溝は、複数かつ互いに平行なものとし、得られる複数の加熱コイルはその始端及び終端にて電気的に接続された請求項１記載の誘導加熱装置の製造方法。