JP3888290B2 - 誘導加熱装置 - Google Patents
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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あり、特にアルミニウムや銅などの低透磁率かつ高電気伝導率の材料でできた被加熱物を加熱する誘導加熱調理器、誘導加熱式湯沸かし器、誘導加熱式アイロンなどの誘導加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
誘導加熱コイルで高周波磁界を発生させ、電磁誘導による渦電流で鍋等の被加熱物を加熱する誘導加熱調理器において、アルミニウム製の被加熱物を加熱できるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような、誘導加熱調理器においてアルミニウム製の被加熱物を加熱すると被加熱物に浮力が働き浮き上がるという課題があった。本願発明はこの課題を解決する手段に関するものであり、以下まず、従来の誘導加熱調理器を図７と図８を用いて説明する。
【０００４】
図７は従来の誘導加熱調理器の断面図である。図７において、鍋の形状をした被加熱物１が、加熱コイル２を有する誘導加熱部３の上方に設けられたプレート４の上に載置されている。プレート４は例えば厚み４ｍｍのセラミック材等の絶縁板である。加熱コイル２はインバータを有した駆動回路５から高周波電流が供給されて高周波磁界を発生し、被加熱物１に高周波磁界を与える。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−７５６２０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の誘導加熱調理器では、被加熱物１の底部に誘起される電流と加熱コイル２の電流との相互作用で、被加熱物１の底部に加熱コイル２から遠ざかろうとする反発力が生じる。被加熱物１が鉄などの抵抗率がある程度大きい高透磁率材料で作られている場合には、所望の加熱出力を得るために必要な電流値が少なくてよいのでこの反発力は比較的小さい。また鉄などでは磁束が被加熱物１を流れるので磁気的引力が働き、被加熱物１が浮き上がったりずれたりする恐れはない。
【０００７】
被加熱物１がアルミニウムや銅といった低透磁率かつ高電気伝導率の材料で作られている場合には、所望の加熱出力を得るために加熱コイル２に流す電流を大きくして被加熱物１に大電流を誘起させる必要がある。その結果反発力が大きくなる。
【０００８】
また、アルミニウムの被加熱物１には鉄などの高透磁率材料の場合のような磁気的引力が働かないので、加熱コイル２の磁界と誘起電流の磁界の作用により被加熱物１を加熱コイル２から遠ざける方向に大きな力が働く。この力は被加熱物１に浮力として働く。被加熱物１の重量が軽い場合には、被加熱物１がこの浮力によりプレート４の載置面から浮き上がって移動するおそれがある。
【０００９】
図８の（ａ）は加熱コイル２に流される電流の向きを被加熱物１の側からみた図であり、同（ｂ）は、加熱コイル２に流される電流にもとづいて被加熱物１に誘導により生じて流される渦電流を図８の（ａ）と同じ方向から見た図である。図８の（ａ）及び（ｂ）に示すように被加熱物１を流れる渦電流は加熱コイル２に流れる電流と逆向きでかつ略同形状のループ状である。従ってこの２つの環状の電流は加熱コイル２の面積と実質的に同じ断面積の２つの永久磁石が同種の極同士（例えばＮ極とＮ極）を対向して置いたことと同じ状態になる。その結果被加熱物１と加熱コイル２との間には大きな反発力が生じる。
【００１０】
この現象は、被加熱物１の材料がアルミニウムや銅という電気的伝導率が小さい物質である場合に顕著である。これに対して同じ低透磁率材料であっても、非磁性ＳＵＳはアルミニウムや銅よりも電気伝導率が低い材料であるから、加熱コイル２に流す電流が少なくても充分な発熱が得られる。したがって被加熱物１に流れる渦電流も小さく、それ故被加熱物１に誘導される磁界は小さい。
【００１１】
発明者は、前記したアルミニウム製の被加熱物に働く浮力を低減する研究開発を行い、特願２００２−２３５９７０号の特許出願を行った。この誘導加熱装置の構成は、被加熱物を誘導加熱するための加熱コイル、前記被加熱物を載置するための電気絶縁性を有する非磁性物のプレート、及び、前記加熱コイルと前記プレートとの間に設けられ、少なくとも一部が前記プレートに直接または熱伝導性を有する部材を介して接し、前記加熱コイルに対向して前記被加熱物を配置した時、前記加熱コイルの等価直列抵抗を増加させかつ、前記加熱コイルの発生する磁界が前記被加熱物に与える浮力を低減させる作用を与える電気導体を備えたものである。
【００１２】
この構成で、アルミニウム製の被加熱物が軽量であっても浮き上がることなく充分な入力電力による加熱を確保できるようになったが、電気導体自体が若干誘導加熱されて発熱する。このためアルミニウム製の被加熱物を前記電気導体に対してずらして置いたり、アルミニウム製の被加熱物とプレートとの間に異物などが入り込んだ場合、電気導体に発生した熱がプレートを介して被加熱物に熱が伝わりにくく電気導体が高温になり、結果として加熱コイルや電気導体を支持する部材に対して熱で損傷させる可能性があった。
【００１３】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、アルミニウム製の被加熱物が軽量であっても浮き上がることなく、充分な入力電力による加熱を確保でき、アルミニウム製の被加熱物を前記電気導体に対してずらして置いたり、アルミニウム製の被加熱物とプレートとの間に異物などが入り込んだ場合でも、電気導体が高温になり、加熱コイル等に損傷を与えない誘導加熱装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
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アルミニウム若しくは銅またはこれらと同等かそれ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するための加熱コイル、前記被加熱物を載置するための電気絶縁性を有する非磁性物のプレート、及び、前記加熱コイルと前記プレートとの間に設けられた１個または複数個の電気導体を備えた誘導加熱装置であって、前記電気導体は、少なくとも一部が前記プレートに直接または熱伝導性を有する部材を介して接し、前記加熱コイルに対向して前記被加熱物を配置した時、前記電気導体が存在しない場合に比べ前記加熱コイルの等価直列抵抗を増加させかつ、前記加熱コイルの発生する磁界が前記被加熱物に与える浮力を低減させる作用を与えるとともに、前記電気導体の温度を検出する電気導体温度センサを具備し、前記電気導体温度センサの値が所定の温度以上になると、前記加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路の出力を低下させるようにしている。
【００１５】
この構成により、アルミニウム製の被加熱物が軽量であっても浮き上がることなく、充分な入力電力による加熱を確保できる。また、電気導体自体が若干誘導加熱されて発熱することになり、アルミニウム製の被加熱物を前記電気導体に対してずらして置いたり、アルミニウム製の被加熱物とプレートとの間に異物などが入り込んだ場合は、電気導体から発熱した熱がプレートを介して鍋に放熱されにくくなり、電気導体が高温になる。しかしながら、前記電気導体の温度を検出する電気導体温度センサが所定の温度以上になると、前記加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路の出力を低下させ電気導体の温度を下げるので、加熱コイル等に損傷を与えないようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、アルミニウム若しくは銅またはこれらと同等かそれ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するための加熱コイル、前記被加熱物を載置するための電気絶縁性を有する非磁性物のプレート、及び、前記加熱コイルと前記プレートとの間に設けられた１個または複数個の電気導体を備えた誘導加熱装置であって、前記電気導体は、少なくとも一部が前記プレートに直接または熱伝導性を有する部材を介して接し、前記加熱コイルに対向して前記被加熱物を配置した時、前記電気導体が存在しない場合に比べ前記加熱コイルの等価直列抵抗を増加させかつ、前記加熱コイルの発生する磁界が前記被加熱物に与える浮力を低減させる作用を与えるとともに、前記電気導体の温度を検出する電気導体温度センサを具備し、前記電気導体温度センサの値が所定の温度以上になると、前記加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路の出力を低下させるようにしている。この構成により、アルミニウム製の被加熱物が軽量であっても浮き上がることなく、充分な入力電力による加熱を確保できる。
【００１７】
また、電気導体自体が若干誘導加熱されて発熱することになり、アルミニウム製の被加熱物を前記電気導体に対してずらして置いたり、アルミニウム製の被加熱物とプレートとの間に異物などが入り込んだ場合は、電気導体から発熱した熱がプレートを介して鍋に放熱されにくくなり、電気導体が高温になる。
【００１８】
しかしながら、前記電気導体の温度を検出する電気導体温度センサが所定の温度以上になると、前記加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路の出力を低下させ電気導体の温度を下げるので、加熱コイル等に損傷を与えないようになる。また、電気導体の温度が一定温度以上にならないため、トッププレートの温度等を一定温度以下にすることができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、アルミニウム若しくは銅またはこれらと同等かそれ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するためコイル線を渦巻き状に構成された加熱コイルを備え、前記加熱コイルの内側もしくは外側を高電圧とし、前記被加熱物を載置するための電気絶縁性を有する非磁性物のプレート及び前記加熱コイルと前記プレートとの間に設けられた１個または複数個の電気導体を備えた誘導加熱装置であって、前記電気導体は前記加熱コイルに対向して前記被加熱物を配置した時、前記電気導体が存在しない場合に比べ前記加熱コイルの等価直列抵抗を増加させかつ、前記加熱コイルの発生する磁界が前記被加熱物に与える浮力を低減させる作用を与えるとともに、前記電気導体の温度を検出する電気導体温度センサを前記加熱コイルの高電圧側と反対側に具備し、前記電気導体温度センサの値が所定の温度以上になると、前記加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路の出力を低下させるようにしている。
【００２０】
この構成により、加熱コイルの高圧部と電気導体温度センサの近くの加熱コイルは、ほぼ同電位とすることができ、絶縁性を向上させることができる。また、電気導体温度センサは、充電部を一部露出した状態に構成にしても絶縁性を確保できる。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、電気導体の温度を検出する複数の電気導体温度センサを備え、前記複数の電気導体温度センサの検出温度が一番高い温度を選択し、その値が所定の温度以上になると、前記加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路の出力を低下させるようにしている。この構成により、鍋に放熱できない状態になると電気導体が高温になるが、その高温箇所の影響を受けやすい電気導体温度センサを用いて制御することができるため、電気導体の周囲の部品等に対して、熱での損傷等をさらに与えにくくしている。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、電気導体の温度を検出する第１及び第２の電気導体温度センサを備え、前記第１及び第２の電気導体温度センサの検出温度差が所定の温度差以上になると、前記加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路の出力を低下するようにしている。この構成により、鍋がずれて置かれたり、鍋の片側が浮いたりする時には、鍋がプレートの上にない箇所の電気導体から鍋への放熱が悪くなり、その箇所の温度が上昇する。結果として、鍋がプレートの上にない箇所近傍の電気導体温度センサの温度は上昇し、鍋がプレートの上にある箇所近傍の電気導体温度センサの温度は維持される。
【００２３】
したがって、複数の電気導体温度センサを有する場合には、温度差が生じることになる。これを検出することで、早期に異常を検知できる。このため、電気導体の周囲部品の耐熱レベルを下げることが可能となり、また、鍋が当接していないプレートの温度が異常に上がらないようにできる。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、電気導体の下面に断熱材を設け、前記断熱材の下面に電気導体温度センサを当接している。この構成により、電気導体の発熱が断熱材に抑制され、加熱コイル等への熱の悪影響が起こりにくく、断熱材を介して電気導体温度センサを当接することで、断熱材の厚み等を調整することで電気導体温度センサの耐熱に合わせた構成ができる。また、電気導体温度センサが直接電気導体に当接していないため、加熱コイル等の高電圧部に対して絶縁性が向上する。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、電気導体の外周側に突出部を設け、その部分に電気導体温度センサを直接もしくは断熱材を介して当接するようにしている。この構成により、電気導体は加熱コイルの上面に設けられているが、突出部を外周側に設けることで、加熱コイルから離して電気導体温度センサを設けることができ、絶縁性を向上させることができ、また、電気導体の温度を緩和して電気導体温度センサに伝えることができるので、電気導体温度センサの耐熱レベルを下げることができる。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、加熱コイルの下面を保持するコイルベースを設け、前記加熱コイルの上面には加熱コイルを保持するコイルホルダを具備し、前記コイルホルダの上に電気導体を断熱材を介して取付け、前記コイルベースには電気導体温度センサを取付け、前記電気導体温度センサは、断熱材を介して電気導体に当接するようにしている。この構成により、加熱コイル、電気導体、電気導体温度センサの位置関係が、コイルベースの上で常に一定の寸法関係で決まるため、電気導体温度センサへの加熱コイルから発生するノイズ等の影響が安定するとともに、電気導体からの熱の伝わり方も一定となり電気導体温度センサの検知性能も安定する。また、加熱コイルの周りの部品がコイルベースに一体化するので、組立て性が向上する。
【００２７】
請求項８に記載の発明は、加熱コイルの温度を検出するための加熱コイル温度センサを前記加熱コイル下面に取付け、前記加熱コイル温度センサの値が所定の温度以上になると、前記加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路の出力を低下させるようにしている。この構成により、電気導体温度センサが誤動作しても加熱コイルの温度検出を直接する加熱コイル温度センサが加熱コイルの異常温度を検知し、駆動回路の出力を低下させるので、さらに安全性が高まる。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図１から図５を参照しながら説明する。
【００２９】
図１は、本発明の実施例における誘導加熱装置（例えば誘導加熱調理器）の加熱コイル６を含む誘導加熱部７の構成を示す分解斜視図であり、図２は誘導加熱部７と誘導加熱調理器の本体の上部に固定されたプレート８およびプレート８に載置された被加熱物９を示す断面図である。図３は図２の断面方向を変えた断面図である。
【００３０】
図１、図２および図３において、耐熱樹脂製のコイルベース１０の上面に４つのコの字型をした強磁性体からなるフェライトコア１１、１２、１３、１４が放射状に配置され、前記コイルベース１０に一体成形で取付けられている。フェライトコアは全体として加熱コイル６に向かって開いたコの字状に形成されている。コイルベース１０はフェライトコア１１〜１４の表面を覆うように成形され、加熱コイル６とフェライトコア１１〜１４とを電気的に絶縁する構成になっている。
【００３１】
なお、フェライトコア１１〜１４の放熱のため一部を露出させてもよい。加熱コイル６は細い素線を束ねた撚り線を多段にしながら平板状に巻回したコイルである。加熱コイル６は、内側を高電圧側、外側を低圧側になるように高周波電流を発生する駆動回路１５に電気的に接続されている。
【００３２】
加熱コイル６を保持するために、加熱コイル６の上には、耐熱プラスチックの成形品によるコイルホルダ１６が設けられている。コイルホルダ１６は、中側に爪１７を設け、外周には長穴１８を具備した構成になっている。コイルホルダ１６の上にはカーボン等の材料で形成された導電膜１９が集積マイカ製の熱遮蔽板２０、２１の間に挟まれて設けられている。
【００３３】
さらに、熱遮蔽板２０、２１の上には集積マイカ製の熱遮蔽板２２を取付け、熱遮蔽板２０、２１、２２で断熱材２３を構成している。また、導電膜１９と駆動回路１５の低電位部とは、リード線（図示せず）を介して連結されることにより、特に被加熱物９に電気伝導率が低く、低透磁率であるアルミニウム等を用いる時は加熱コイル６の高電圧側の電圧が高くなり、被加熱部９に洩れ電流が発生し易いが、この構成により洩れ電流を駆動回路１５の低電位部側に流すことができ、被加熱部９から発生する洩れ電流を低減できる。熱遮蔽板２２の上に電気導体である浮力低減板２４が設けられている。浮力低減板２４は２つの所定の幅を有する円弧状の浮力低減板半体２４ａ、２４ｂから構成されている。浮力低減板２４はその上部にある被加熱物９を載せるための例えば耐熱セラミック製のプレート８の下面に当接している。
【００３４】
浮力低減板２４は電気絶縁性を有する部材や導電性部材を介してプレート８に押し当てるようにしてもよい。浮力低減板半体２４ａ、２４ｂはそれぞれ厚さが約１ｍｍ、幅が約３５ｍｍのアルミニウムの板により形成され、半円の円弧状に形成されている。浮力低減板半体２４ａ、２４ｂとの隙間２５は約１０ｍｍである。浮力低減板半体２４ａ、２４ｂは、それぞれの取付け部２６ａ、２６ｂを折曲げて、熱遮蔽板２０、２１に取付けている。浮力低減板２４の具体的寸法の実施例は、外形が１８０ｍｍ、内径が約１１０ｍｍ（加熱コイル６の外形が約１８０ｍｍ、内径が約１６５ｍｍの場合）である。浮力低減板半体２４ａ、２４ｂには加熱コイル６の外径より外周側に広げた突出部２７ａ、２７ｂを設けている。突出部２７ａ、２７ｂには強度向上のための凹部２８ａ、２８ｂを形成している。凹部２８ａ、２８ｂの下には断熱材２３を設け、その下面にはそれぞれ電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂを取付けている。電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂの受感部はサーミスタを用い、耐熱樹脂ケース３０に組込むことで構成している。
【００３５】
加熱コイル６の下面にはコイルベース１０を介して、加熱コイル温度センサ３１を固定している。加熱コイル温度センサ３１の受感部はサーミスタを用い、耐熱樹脂ケース３０に組込むことで構成している。コイルベース１０の中央には被加熱物温度センサ３２が、バネ３３にて取付けられている。被加熱物温度センサ３２の受感部はサーミスタを用い、耐熱樹脂ケース３４に組込むことで構成している。３５ａ、３５ｂは、洩れ磁界を低減するリング状のリード線で、コイルホルダ１６およびコイルベース１０に取付けられている。コイルベース１０の外周には透明な樹脂で構成した発光部材３６を取付けている。
【００３６】
以下に本実施例の誘導加熱装置の動作を説明する。加熱コイル６に駆動回路１５から約６０〜７０ｋＨｚの高周波電流を流すと、加熱コイル６は高周波磁界を発生する。加熱コイル６の下方には高透磁率材料であるフェライトコア１１〜１４があるので下方へ向かう磁束はフェライトコア１１〜１４によって集束され、磁界が加熱コイル６の下方に拡がるのを防止できる。すなわちフェライトコア１１〜１４は加熱コイル下方および側方での損失を制御し加熱効率を高める作用をする。
【００３７】
加熱コイル６の上方に出た磁束は浮力低減板２４に鎖交し、浮力低減板２４に誘導電流が誘起される。浮力低減板２４の厚みは前記のとおり約１ｍｍで磁束の浸透深さ以上の厚みを有するので、浮力低減板２４に鎖交する磁束の大部分はほとんど浮力低減板２４を貫通せず外周側または内周側に迂回してから被加熱物９の方向に導かれる。
【００３８】
被加熱物９に誘起される誘導電流は、加熱コイル６の発生する磁界と、浮力低減板２４に誘起される電流により発生する磁界とが重畳した磁界が被加熱物９に鎖交することにより発生する。従って浮力低減板２４が存在することにより、被加熱物９に誘導される電流分布が変化する。さらに浮力低減板２４に発生する電流の分布の影響が加わることにより、加熱コイル２１の等価直列抵抗が大きくなる。加熱コイル６の等価直列抵抗が大きくなると、同じ加熱コイル電流において被加熱物９の発熱量が大きくなる。その結果同一の熱出力を得ようとする場合の加熱コイル電流を小さくすることができ、それに伴い浮力も低減する。この作用で、アルミニウム製の被加熱物９が軽量であっても浮き上がることなく、充分な入力電力で加熱ができる。
【００３９】
しかしながら浮力低減板２４は上記作用によって誘導加熱され、発熱することになる。浮力低減板２４は隙間２５を設け、２４ａ、２４ｂに２分割し、小さくすることで発熱量は低減しているが、鍋等の被加熱物９への放熱が困難なときは、浮力低減板２４は高温になる。
【００４０】
例えば、図４のように被加熱物９を加熱コイル６に対してずらした場合は、浮力低減板２４ｂから被加熱物９への熱の伝わり（矢印Ｂ）は良いので、浮力低減板２４ｂの温度上昇は少ないが、浮力低減板２４ａから被加熱物９への熱の伝わり（矢印Ａ）は悪くなり、浮力低減板２４ａの温度上昇は大きくなり、浮力低減板２４ａは約４００℃にまでになる。
【００４１】
また、図５のように浮力低減板２４ａの上面のプレート８と被加熱物９との間に調理物等の異物３７が挟まったときも同様に矢印Ａ側の熱の伝わりが悪くなり、浮力低減板２４ａの温度上昇は大きくなる。このように浮力低減板２４が高温になると加熱コイル６等に熱による損傷を与える場合が発生する。
【００４２】
本実施例では、浮力低減板２４ａ、２４ｂそれぞれに対応して電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂを設け、温度の高い側の電気導体温度センサ２９が図６に示す第１の所定の温度に到達すると駆動回路１５の加熱出力を下げ、第２の所定の温度に到達すると異常であることを本体の表示部に示し、駆動回路１５の加熱出力を停止する。
【００４３】
さらに、電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂの温度差を検知し、その温度差が、第１の所定の差に到達すると駆動回路１５の加熱出力を下げ、第２の所定の差に到達すると異常であることを本体の表示部に示し、駆動回路１５の加熱出力を停止する。この動作によって、浮力低減板２４ａ、２４ｂが異常高温になる前に制御でき、加熱コイル６等への熱的な損傷やプレートの温度が高温になることを防止できる。さらに、電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂの温度差を検知し、駆動回路１５の出力を制御することで、電気導体の温度の上昇をさらに低減できる。
【００４４】
また、加熱コイル６の内側を高電圧側にし、外側を低電圧側にし、加熱コイル６の外側に電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂを設けることで、電気温度センサセンサ２９ａ、２９ｂと加熱コイル６の外側とが略同電位となり、電気温度センサ２９ａ、２９ｂのサーミスタ等の受感部を絶縁強化する必要がなくなり信頼性が向上する。特に被加熱物９に電気伝導率が低く、低透磁率であるアルミニウム等を用いる時は加熱コイル６の高電圧側の電圧が高くなるので、この構成の効果が大きい。
【００４５】
さらに本実施例では、浮力低減板半体２４ａ、２４ｂには加熱コイル６の外径より外周側に広げた突出部２７ａ、２７ｂを設けている。突出部２７ａ、２７ｂには強度向上のための凹部２８ａ、２８ｂを形成している。凹部２８ａ、２８ｂの下には断熱材２３を設け、その下面にはそれぞれ電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂを取付けている。この構成により、浮力低減板半体２４ａ、２４ｂの温度が高温になった場合、ある程度の温度勾配をもって電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂの受感部に伝えることができ、受感部のサーミスタの耐熱性や耐熱樹脂ケース３０等の耐熱温度内に構成することができる。
【００４６】
さらに断熱材２３は、浮力低減板半体２４ａ、２４ｂの熱を加熱コイル６やコイルホルダ１６に熱を伝えにくくしており、浮力低減板半体２４ａ、２４ｂが高温になった時に加熱コイル６やコイルホルダ１６に熱で損傷させないことにも効果がある。
【００４７】
また、本実施例では、加熱コイル６の下面にはコイルベース１０を介して、加熱コイル温度センサ３１を固定している。この構成によって、電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂが故障等の原因で動作しない場合には、加熱コイル温度センサ３１が、所定の温度になると電気的につながった駆動回路１５の加熱出力を下げたり、加熱を停止することで保護するようにしている。
【００４８】
さらに本実施例では、加熱コイル６、電気導体の浮力低減板半体２４ａ、２４ｂ、電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂの位置関係が、コイルベース１０の上で常に一定の寸法関係で決まるため、電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂへの加熱コイル６から発生するノイズ等の影響が安定するとともに、電気導体の浮力低減板半体２４ａ、２４ｂからの熱の伝わり方も一定となり電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂの検知性能も安定する。また、加熱コイル６の周りの部品がコイルベース１０に一体化するので、組立て性が向上する。
【００４９】
なお、本実施例では電気導体の浮力低減板半体を２個、電気導体温度センサを２個設けているが、電気導体の数量や電気導体温度センサの数量は適宜変えても良い。
【００５０】
また、本実施例では加熱コイル６の内側を高電圧側にし、外側を低電圧側にし、加熱コイル６の外側に電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂを設けたが、逆に、加熱コイル６の内側を低電圧側にし、外側を高電圧側にし、加熱コイルの内側に電気導体温度センサを設けても良い。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、請求項１〜８に記載の発明によれば、アルミニウム製の被加熱物が軽量であっても浮き上がることなく、充分な入力電力による加熱を確保でき、アルミニウム製の被加熱物を前記電気導体に対してずらして置いたり、アルミニウム製の被加熱物とプレートとの間に異物などが入り込んだ場合でも、電気導体が高温になり、加熱コイル等に損傷を与えない誘導加熱装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における誘導加熱装置の要部分解斜視図
【図２】同誘導加熱装置の断面図
【図３】同誘導加熱装置の断面方向を変えた断面図
【図４】同誘導加熱装置の被加熱物を移動させて設置した断面図
【図５】同誘導加熱装置の被加熱物浮かして設置した断面図
【図６】同誘導加熱装置の電気導体温度センサの動作温度を示す図
【図７】従来の誘導加熱装置の断面図
【図８】（ａ）加熱コイルに流れる電流の流れる方向を示す図
（ｂ）被加熱物に流れる電流を示す図
【符号の説明】
６ 加熱コイル
８ プレート
９ 被加熱物
１０ コイルベース
１５ 駆動回路
１６ コイルホルダ
２３ 断熱材
２４ａ、２４ｂ 浮力低減板半体
２９ａ、２９ｂ 電気導体温度センサ
３１ 加熱コイル温度センサ
【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あり、特にアルミニウムや銅などの低透磁率かつ高電気伝導率の材料でできた被加熱物を加熱する誘導加熱調理器、誘導加熱式湯沸かし器、誘導加熱式アイロンなどの誘導加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
誘導加熱コイルで高周波磁界を発生させ、電磁誘導による渦電流で鍋等の被加熱物を加熱する誘導加熱調理器において、アルミニウム製の被加熱物を加熱できるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような、誘導加熱調理器においてアルミニウム製の被加熱物を加熱すると被加熱物に浮力が働き浮き上がるという課題があった。本願発明はこの課題を解決する手段に関するものであり、以下まず、従来の誘導加熱調理器を図７と図８を用いて説明する。
【０００４】
図７は従来の誘導加熱調理器の断面図である。図７において、鍋の形状をした被加熱物１が、加熱コイル２を有する誘導加熱部３の上方に設けられたプレート４の上に載置されている。プレート４は例えば厚み４ｍｍのセラミック材等の絶縁板である。加熱コイル２はインバータを有した駆動回路５から高周波電流が供給されて高周波磁界を発生し、被加熱物１に高周波磁界を与える。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−７５６２０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の誘導加熱調理器では、被加熱物１の底部に誘起される電流と加熱コイル２の電流との相互作用で、被加熱物１の底部に加熱コイル２から遠ざかろうとする反発力が生じる。被加熱物１が鉄などの抵抗率がある程度大きい高透磁率材料で作られている場合には、所望の加熱出力を得るために必要な電流値が少なくてよいのでこの反発力は比較的小さい。また鉄などでは磁束が被加熱物１を流れるので磁気的引力が働き、被加熱物１が浮き上がったりずれたりする恐れはない。
【０００７】
被加熱物１がアルミニウムや銅といった低透磁率かつ高電気伝導率の材料で作られている場合には、所望の加熱出力を得るために加熱コイル２に流す電流を大きくして被加熱物１に大電流を誘起させる必要がある。その結果反発力が大きくなる。
【０００８】
また、アルミニウムの被加熱物１には鉄などの高透磁率材料の場合のような磁気的引力が働かないので、加熱コイル２の磁界と誘起電流の磁界の作用により被加熱物１を加熱コイル２から遠ざける方向に大きな力が働く。この力は被加熱物１に浮力として働く。被加熱物１の重量が軽い場合には、被加熱物１がこの浮力によりプレート４の載置面から浮き上がって移動するおそれがある。
【０００９】
図８の（ａ）は加熱コイル２に流される電流の向きを被加熱物１の側からみた図であり、同（ｂ）は、加熱コイル２に流される電流にもとづいて被加熱物１に誘導により生じて流される渦電流を図８の（ａ）と同じ方向から見た図である。図８の（ａ）及び（ｂ）に示すように被加熱物１を流れる渦電流は加熱コイル２に流れる電流と逆向きでかつ略同形状のループ状である。従ってこの２つの環状の電流は加熱コイル２の面積と実質的に同じ断面積の２つの永久磁石が同種の極同士（例えばＮ極とＮ極）を対向して置いたことと同じ状態になる。その結果被加熱物１と加熱コイル２との間には大きな反発力が生じる。
【００１０】
この現象は、被加熱物１の材料がアルミニウムや銅という電気的伝導率が小さい物質である場合に顕著である。これに対して同じ低透磁率材料であっても、非磁性ＳＵＳはアルミニウムや銅よりも電気伝導率が低い材料であるから、加熱コイル２に流す電流が少なくても充分な発熱が得られる。したがって被加熱物１に流れる渦電流も小さく、それ故被加熱物１に誘導される磁界は小さい。
【００１１】
発明者は、前記したアルミニウム製の被加熱物に働く浮力を低減する研究開発を行い、特願２００２−２３５９７０号の特許出願を行った。この誘導加熱装置の構成は、被加熱物を誘導加熱するための加熱コイル、前記被加熱物を載置するための電気絶縁性を有する非磁性物のプレート、及び、前記加熱コイルと前記プレートとの間に設けられ、少なくとも一部が前記プレートに直接または熱伝導性を有する部材を介して接し、前記加熱コイルに対向して前記被加熱物を配置した時、前記加熱コイルの等価直列抵抗を増加させかつ、前記加熱コイルの発生する磁界が前記被加熱物に与える浮力を低減させる作用を与える電気導体を備えたものである。
【００１２】
この構成で、アルミニウム製の被加熱物が軽量であっても浮き上がることなく充分な入力電力による加熱を確保できるようになったが、電気導体自体が若干誘導加熱されて発熱する。このためアルミニウム製の被加熱物を前記電気導体に対してずらして置いたり、アルミニウム製の被加熱物とプレートとの間に異物などが入り込んだ場合、電気導体に発生した熱がプレートを介して被加熱物に熱が伝わりにくく電気導体が高温になり、結果として加熱コイルや電気導体を支持する部材に対して熱で損傷させる可能性があった。
【００１３】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、アルミニウム製の被加熱物が軽量であっても浮き上がることなく、充分な入力電力による加熱を確保でき、アルミニウム製の被加熱物を前記電気導体に対してずらして置いたり、アルミニウム製の被加熱物とプレートとの間に異物などが入り込んだ場合でも、電気導体が高温になり、加熱コイル等に損傷を与えない誘導加熱装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
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アルミニウム若しくは銅またはこれらと同等かそれ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するための加熱コイル、前記被加熱物を載置するための電気絶縁性を有する非磁性物のプレート、及び、前記加熱コイルと前記プレートとの間に設けられた１個または複数個の電気導体を備えた誘導加熱装置であって、前記電気導体は、少なくとも一部が前記プレートに直接または熱伝導性を有する部材を介して接し、前記加熱コイルに対向して前記被加熱物を配置した時、前記電気導体が存在しない場合に比べ前記加熱コイルの等価直列抵抗を増加させかつ、前記加熱コイルの発生する磁界が前記被加熱物に与える浮力を低減させる作用を与えるとともに、前記電気導体の温度を検出する電気導体温度センサを具備し、前記電気導体温度センサの値が所定の温度以上になると、前記加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路の出力を低下させるようにしている。
【００１５】
この構成により、アルミニウム製の被加熱物が軽量であっても浮き上がることなく、充分な入力電力による加熱を確保できる。また、電気導体自体が若干誘導加熱されて発熱することになり、アルミニウム製の被加熱物を前記電気導体に対してずらして置いたり、アルミニウム製の被加熱物とプレートとの間に異物などが入り込んだ場合は、電気導体から発熱した熱がプレートを介して鍋に放熱されにくくなり、電気導体が高温になる。しかしながら、前記電気導体の温度を検出する電気導体温度センサが所定の温度以上になると、前記加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路の出力を低下させ電気導体の温度を下げるので、加熱コイル等に損傷を与えないようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、アルミニウム若しくは銅またはこれらと同等かそれ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するための加熱コイル、前記被加熱物を載置するための電気絶縁性を有する非磁性物のプレート、及び、前記加熱コイルと前記プレートとの間に設けられた１個または複数個の電気導体を備えた誘導加熱装置であって、前記電気導体は、少なくとも一部が前記プレートに直接または熱伝導性を有する部材を介して接し、前記加熱コイルに対向して前記被加熱物を配置した時、前記電気導体が存在しない場合に比べ前記加熱コイルの等価直列抵抗を増加させかつ、前記加熱コイルの発生する磁界が前記被加熱物に与える浮力を低減させる作用を与えるとともに、前記電気導体の温度を検出する電気導体温度センサを具備し、前記電気導体温度センサの値が所定の温度以上になると、前記加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路の出力を低下させるようにしている。この構成により、アルミニウム製の被加熱物が軽量であっても浮き上がることなく、充分な入力電力による加熱を確保できる。
【００１７】
また、電気導体自体が若干誘導加熱されて発熱することになり、アルミニウム製の被加熱物を前記電気導体に対してずらして置いたり、アルミニウム製の被加熱物とプレートとの間に異物などが入り込んだ場合は、電気導体から発熱した熱がプレートを介して鍋に放熱されにくくなり、電気導体が高温になる。
【００１８】
しかしながら、前記電気導体の温度を検出する電気導体温度センサが所定の温度以上になると、前記加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路の出力を低下させ電気導体の温度を下げるので、加熱コイル等に損傷を与えないようになる。また、電気導体の温度が一定温度以上にならないため、トッププレートの温度等を一定温度以下にすることができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、アルミニウム若しくは銅またはこれらと同等かそれ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するためコイル線を渦巻き状に構成された加熱コイルを備え、前記加熱コイルの内側もしくは外側を高電圧とし、前記被加熱物を載置するための電気絶縁性を有する非磁性物のプレート及び前記加熱コイルと前記プレートとの間に設けられた１個または複数個の電気導体を備えた誘導加熱装置であって、前記電気導体は前記加熱コイルに対向して前記被加熱物を配置した時、前記電気導体が存在しない場合に比べ前記加熱コイルの等価直列抵抗を増加させかつ、前記加熱コイルの発生する磁界が前記被加熱物に与える浮力を低減させる作用を与えるとともに、前記電気導体の温度を検出する電気導体温度センサを前記加熱コイルの高電圧側と反対側に具備し、前記電気導体温度センサの値が所定の温度以上になると、前記加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路の出力を低下させるようにしている。
【００２０】
この構成により、加熱コイルの高圧部と電気導体温度センサの近くの加熱コイルは、ほぼ同電位とすることができ、絶縁性を向上させることができる。また、電気導体温度センサは、充電部を一部露出した状態に構成にしても絶縁性を確保できる。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、電気導体の温度を検出する複数の電気導体温度センサを備え、前記複数の電気導体温度センサの検出温度が一番高い温度を選択し、その値が所定の温度以上になると、前記加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路の出力を低下させるようにしている。この構成により、鍋に放熱できない状態になると電気導体が高温になるが、その高温箇所の影響を受けやすい電気導体温度センサを用いて制御することができるため、電気導体の周囲の部品等に対して、熱での損傷等をさらに与えにくくしている。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、電気導体の温度を検出する第１及び第２の電気導体温度センサを備え、前記第１及び第２の電気導体温度センサの検出温度差が所定の温度差以上になると、前記加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路の出力を低下するようにしている。この構成により、鍋がずれて置かれたり、鍋の片側が浮いたりする時には、鍋がプレートの上にない箇所の電気導体から鍋への放熱が悪くなり、その箇所の温度が上昇する。結果として、鍋がプレートの上にない箇所近傍の電気導体温度センサの温度は上昇し、鍋がプレートの上にある箇所近傍の電気導体温度センサの温度は維持される。
【００２３】
したがって、複数の電気導体温度センサを有する場合には、温度差が生じることになる。これを検出することで、早期に異常を検知できる。このため、電気導体の周囲部品の耐熱レベルを下げることが可能となり、また、鍋が当接していないプレートの温度が異常に上がらないようにできる。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、電気導体の下面に断熱材を設け、前記断熱材の下面に電気導体温度センサを当接している。この構成により、電気導体の発熱が断熱材に抑制され、加熱コイル等への熱の悪影響が起こりにくく、断熱材を介して電気導体温度センサを当接することで、断熱材の厚み等を調整することで電気導体温度センサの耐熱に合わせた構成ができる。また、電気導体温度センサが直接電気導体に当接していないため、加熱コイル等の高電圧部に対して絶縁性が向上する。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、電気導体の外周側に突出部を設け、その部分に電気導体温度センサを直接もしくは断熱材を介して当接するようにしている。この構成により、電気導体は加熱コイルの上面に設けられているが、突出部を外周側に設けることで、加熱コイルから離して電気導体温度センサを設けることができ、絶縁性を向上させることができ、また、電気導体の温度を緩和して電気導体温度センサに伝えることができるので、電気導体温度センサの耐熱レベルを下げることができる。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、加熱コイルの下面を保持するコイルベースを設け、前記加熱コイルの上面には加熱コイルを保持するコイルホルダを具備し、前記コイルホルダの上に電気導体を断熱材を介して取付け、前記コイルベースには電気導体温度センサを取付け、前記電気導体温度センサは、断熱材を介して電気導体に当接するようにしている。この構成により、加熱コイル、電気導体、電気導体温度センサの位置関係が、コイルベースの上で常に一定の寸法関係で決まるため、電気導体温度センサへの加熱コイルから発生するノイズ等の影響が安定するとともに、電気導体からの熱の伝わり方も一定となり電気導体温度センサの検知性能も安定する。また、加熱コイルの周りの部品がコイルベースに一体化するので、組立て性が向上する。
【００２７】
請求項８に記載の発明は、加熱コイルの温度を検出するための加熱コイル温度センサを前記加熱コイル下面に取付け、前記加熱コイル温度センサの値が所定の温度以上になると、前記加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路の出力を低下させるようにしている。この構成により、電気導体温度センサが誤動作しても加熱コイルの温度検出を直接する加熱コイル温度センサが加熱コイルの異常温度を検知し、駆動回路の出力を低下させるので、さらに安全性が高まる。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図１から図５を参照しながら説明する。
【００２９】
図１は、本発明の実施例における誘導加熱装置（例えば誘導加熱調理器）の加熱コイル６を含む誘導加熱部７の構成を示す分解斜視図であり、図２は誘導加熱部７と誘導加熱調理器の本体の上部に固定されたプレート８およびプレート８に載置された被加熱物９を示す断面図である。図３は図２の断面方向を変えた断面図である。
【００３０】
図１、図２および図３において、耐熱樹脂製のコイルベース１０の上面に４つのコの字型をした強磁性体からなるフェライトコア１１、１２、１３、１４が放射状に配置され、前記コイルベース１０に一体成形で取付けられている。フェライトコアは全体として加熱コイル６に向かって開いたコの字状に形成されている。コイルベース１０はフェライトコア１１〜１４の表面を覆うように成形され、加熱コイル６とフェライトコア１１〜１４とを電気的に絶縁する構成になっている。
【００３１】
なお、フェライトコア１１〜１４の放熱のため一部を露出させてもよい。加熱コイル６は細い素線を束ねた撚り線を多段にしながら平板状に巻回したコイルである。加熱コイル６は、内側を高電圧側、外側を低圧側になるように高周波電流を発生する駆動回路１５に電気的に接続されている。
【００３２】
加熱コイル６を保持するために、加熱コイル６の上には、耐熱プラスチックの成形品によるコイルホルダ１６が設けられている。コイルホルダ１６は、中側に爪１７を設け、外周には長穴１８を具備した構成になっている。コイルホルダ１６の上にはカーボン等の材料で形成された導電膜１９が集積マイカ製の熱遮蔽板２０、２１の間に挟まれて設けられている。
【００３３】
さらに、熱遮蔽板２０、２１の上には集積マイカ製の熱遮蔽板２２を取付け、熱遮蔽板２０、２１、２２で断熱材２３を構成している。また、導電膜１９と駆動回路１５の低電位部とは、リード線（図示せず）を介して連結されることにより、特に被加熱物９に電気伝導率が低く、低透磁率であるアルミニウム等を用いる時は加熱コイル６の高電圧側の電圧が高くなり、被加熱部９に洩れ電流が発生し易いが、この構成により洩れ電流を駆動回路１５の低電位部側に流すことができ、被加熱部９から発生する洩れ電流を低減できる。熱遮蔽板２２の上に電気導体である浮力低減板２４が設けられている。浮力低減板２４は２つの所定の幅を有する円弧状の浮力低減板半体２４ａ、２４ｂから構成されている。浮力低減板２４はその上部にある被加熱物９を載せるための例えば耐熱セラミック製のプレート８の下面に当接している。
【００３４】
浮力低減板２４は電気絶縁性を有する部材や導電性部材を介してプレート８に押し当てるようにしてもよい。浮力低減板半体２４ａ、２４ｂはそれぞれ厚さが約１ｍｍ、幅が約３５ｍｍのアルミニウムの板により形成され、半円の円弧状に形成されている。浮力低減板半体２４ａ、２４ｂとの隙間２５は約１０ｍｍである。浮力低減板半体２４ａ、２４ｂは、それぞれの取付け部２６ａ、２６ｂを折曲げて、熱遮蔽板２０、２１に取付けている。浮力低減板２４の具体的寸法の実施例は、外形が１８０ｍｍ、内径が約１１０ｍｍ（加熱コイル６の外形が約１８０ｍｍ、内径が約１６５ｍｍの場合）である。浮力低減板半体２４ａ、２４ｂには加熱コイル６の外径より外周側に広げた突出部２７ａ、２７ｂを設けている。突出部２７ａ、２７ｂには強度向上のための凹部２８ａ、２８ｂを形成している。凹部２８ａ、２８ｂの下には断熱材２３を設け、その下面にはそれぞれ電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂを取付けている。電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂの受感部はサーミスタを用い、耐熱樹脂ケース３０に組込むことで構成している。
【００３５】
加熱コイル６の下面にはコイルベース１０を介して、加熱コイル温度センサ３１を固定している。加熱コイル温度センサ３１の受感部はサーミスタを用い、耐熱樹脂ケース３０に組込むことで構成している。コイルベース１０の中央には被加熱物温度センサ３２が、バネ３３にて取付けられている。被加熱物温度センサ３２の受感部はサーミスタを用い、耐熱樹脂ケース３４に組込むことで構成している。３５ａ、３５ｂは、洩れ磁界を低減するリング状のリード線で、コイルホルダ１６およびコイルベース１０に取付けられている。コイルベース１０の外周には透明な樹脂で構成した発光部材３６を取付けている。
【００３６】
以下に本実施例の誘導加熱装置の動作を説明する。加熱コイル６に駆動回路１５から約６０〜７０ｋＨｚの高周波電流を流すと、加熱コイル６は高周波磁界を発生する。加熱コイル６の下方には高透磁率材料であるフェライトコア１１〜１４があるので下方へ向かう磁束はフェライトコア１１〜１４によって集束され、磁界が加熱コイル６の下方に拡がるのを防止できる。すなわちフェライトコア１１〜１４は加熱コイル下方および側方での損失を制御し加熱効率を高める作用をする。
【００３７】
加熱コイル６の上方に出た磁束は浮力低減板２４に鎖交し、浮力低減板２４に誘導電流が誘起される。浮力低減板２４の厚みは前記のとおり約１ｍｍで磁束の浸透深さ以上の厚みを有するので、浮力低減板２４に鎖交する磁束の大部分はほとんど浮力低減板２４を貫通せず外周側または内周側に迂回してから被加熱物９の方向に導かれる。
【００３８】
被加熱物９に誘起される誘導電流は、加熱コイル６の発生する磁界と、浮力低減板２４に誘起される電流により発生する磁界とが重畳した磁界が被加熱物９に鎖交することにより発生する。従って浮力低減板２４が存在することにより、被加熱物９に誘導される電流分布が変化する。さらに浮力低減板２４に発生する電流の分布の影響が加わることにより、加熱コイル２１の等価直列抵抗が大きくなる。加熱コイル６の等価直列抵抗が大きくなると、同じ加熱コイル電流において被加熱物９の発熱量が大きくなる。その結果同一の熱出力を得ようとする場合の加熱コイル電流を小さくすることができ、それに伴い浮力も低減する。この作用で、アルミニウム製の被加熱物９が軽量であっても浮き上がることなく、充分な入力電力で加熱ができる。
【００３９】
しかしながら浮力低減板２４は上記作用によって誘導加熱され、発熱することになる。浮力低減板２４は隙間２５を設け、２４ａ、２４ｂに２分割し、小さくすることで発熱量は低減しているが、鍋等の被加熱物９への放熱が困難なときは、浮力低減板２４は高温になる。
【００４０】
例えば、図４のように被加熱物９を加熱コイル６に対してずらした場合は、浮力低減板２４ｂから被加熱物９への熱の伝わり（矢印Ｂ）は良いので、浮力低減板２４ｂの温度上昇は少ないが、浮力低減板２４ａから被加熱物９への熱の伝わり（矢印Ａ）は悪くなり、浮力低減板２４ａの温度上昇は大きくなり、浮力低減板２４ａは約４００℃にまでになる。
【００４１】
また、図５のように浮力低減板２４ａの上面のプレート８と被加熱物９との間に調理物等の異物３７が挟まったときも同様に矢印Ａ側の熱の伝わりが悪くなり、浮力低減板２４ａの温度上昇は大きくなる。このように浮力低減板２４が高温になると加熱コイル６等に熱による損傷を与える場合が発生する。
【００４２】
本実施例では、浮力低減板２４ａ、２４ｂそれぞれに対応して電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂを設け、温度の高い側の電気導体温度センサ２９が図６に示す第１の所定の温度に到達すると駆動回路１５の加熱出力を下げ、第２の所定の温度に到達すると異常であることを本体の表示部に示し、駆動回路１５の加熱出力を停止する。
【００４３】
さらに、電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂの温度差を検知し、その温度差が、第１の所定の差に到達すると駆動回路１５の加熱出力を下げ、第２の所定の差に到達すると異常であることを本体の表示部に示し、駆動回路１５の加熱出力を停止する。この動作によって、浮力低減板２４ａ、２４ｂが異常高温になる前に制御でき、加熱コイル６等への熱的な損傷やプレートの温度が高温になることを防止できる。さらに、電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂの温度差を検知し、駆動回路１５の出力を制御することで、電気導体の温度の上昇をさらに低減できる。
【００４４】
また、加熱コイル６の内側を高電圧側にし、外側を低電圧側にし、加熱コイル６の外側に電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂを設けることで、電気温度センサセンサ２９ａ、２９ｂと加熱コイル６の外側とが略同電位となり、電気温度センサ２９ａ、２９ｂのサーミスタ等の受感部を絶縁強化する必要がなくなり信頼性が向上する。特に被加熱物９に電気伝導率が低く、低透磁率であるアルミニウム等を用いる時は加熱コイル６の高電圧側の電圧が高くなるので、この構成の効果が大きい。
【００４５】
さらに本実施例では、浮力低減板半体２４ａ、２４ｂには加熱コイル６の外径より外周側に広げた突出部２７ａ、２７ｂを設けている。突出部２７ａ、２７ｂには強度向上のための凹部２８ａ、２８ｂを形成している。凹部２８ａ、２８ｂの下には断熱材２３を設け、その下面にはそれぞれ電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂを取付けている。この構成により、浮力低減板半体２４ａ、２４ｂの温度が高温になった場合、ある程度の温度勾配をもって電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂの受感部に伝えることができ、受感部のサーミスタの耐熱性や耐熱樹脂ケース３０等の耐熱温度内に構成することができる。
【００４６】
さらに断熱材２３は、浮力低減板半体２４ａ、２４ｂの熱を加熱コイル６やコイルホルダ１６に熱を伝えにくくしており、浮力低減板半体２４ａ、２４ｂが高温になった時に加熱コイル６やコイルホルダ１６に熱で損傷させないことにも効果がある。
【００４７】
また、本実施例では、加熱コイル６の下面にはコイルベース１０を介して、加熱コイル温度センサ３１を固定している。この構成によって、電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂが故障等の原因で動作しない場合には、加熱コイル温度センサ３１が、所定の温度になると電気的につながった駆動回路１５の加熱出力を下げたり、加熱を停止することで保護するようにしている。
【００４８】
さらに本実施例では、加熱コイル６、電気導体の浮力低減板半体２４ａ、２４ｂ、電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂの位置関係が、コイルベース１０の上で常に一定の寸法関係で決まるため、電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂへの加熱コイル６から発生するノイズ等の影響が安定するとともに、電気導体の浮力低減板半体２４ａ、２４ｂからの熱の伝わり方も一定となり電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂの検知性能も安定する。また、加熱コイル６の周りの部品がコイルベース１０に一体化するので、組立て性が向上する。
【００４９】
なお、本実施例では電気導体の浮力低減板半体を２個、電気導体温度センサを２個設けているが、電気導体の数量や電気導体温度センサの数量は適宜変えても良い。
【００５０】
また、本実施例では加熱コイル６の内側を高電圧側にし、外側を低電圧側にし、加熱コイル６の外側に電気導体温度センサ２９ａ、２９ｂを設けたが、逆に、加熱コイル６の内側を低電圧側にし、外側を高電圧側にし、加熱コイルの内側に電気導体温度センサを設けても良い。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように、請求項１〜８に記載の発明によれば、アルミニウム製の被加熱物が軽量であっても浮き上がることなく、充分な入力電力による加熱を確保でき、アルミニウム製の被加熱物を前記電気導体に対してずらして置いたり、アルミニウム製の被加熱物とプレートとの間に異物などが入り込んだ場合でも、電気導体が高温になり、加熱コイル等に損傷を与えない誘導加熱装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における誘導加熱装置の要部分解斜視図
【図２】同誘導加熱装置の断面図
【図３】同誘導加熱装置の断面方向を変えた断面図
【図４】同誘導加熱装置の被加熱物を移動させて設置した断面図
【図５】同誘導加熱装置の被加熱物浮かして設置した断面図
【図６】同誘導加熱装置の電気導体温度センサの動作温度を示す図
【図７】従来の誘導加熱装置の断面図
【図８】（ａ）加熱コイルに流れる電流の流れる方向を示す図
（ｂ）被加熱物に流れる電流を示す図
【符号の説明】
６ 加熱コイル
８ プレート
９ 被加熱物
１０ コイルベース
１５ 駆動回路
１６ コイルホルダ
２３ 断熱材
２４ａ、２４ｂ 浮力低減板半体
２９ａ、２９ｂ 電気導体温度センサ
３１ 加熱コイル温度センサ
Claims (8)
- アルミニウム若しくは銅またはこれらと同等かそれ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するための加熱コイル、前記被加熱物を載置するための電気絶縁性を有する非磁性物のプレート、及び前記加熱コイルと前記プレートとの間に設けられた１個または複数個の電気導体を備えた誘導加熱装置であって、前記電気導体は、少なくとも一部が前記プレートに直接または熱伝導性を有する部材を介して接し、前記加熱コイルに対向して前記被加熱物を配置した時、前記電気導体が存在しない場合に比べ前記加熱コイルの等価直列抵抗を増加させかつ、前記加熱コイルの発生する磁界が前記被加熱物に与える浮力を低減させる作用を与えるとともに、前記電気導体の温度を検出する電気導体温度センサを具備し、前記電気導体温度センサの値が所定の温度以上になると、前記加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路の出力を低下させる誘導加熱装置。
- アルミニウム若しくは銅またはこれらと同等かそれ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するためコイル線が渦巻き状に構成された加熱コイルを備え、前記加熱コイルの内側もしくは外側を高電圧とし、前記被加熱物を載置するための電気絶縁性を有する非磁性物のプレート、及び前記加熱コイルと前記プレートとの間に設けられた１個または複数個の電気導体を備えた誘導加熱装置であって、前記電気導体は前記加熱コイルに対向して前記被加熱物を配置した時、前記電気導体が存在しない場合に比べ前記加熱コイルの等価直列抵抗を増加させかつ、前記加熱コイルの発生する磁界が前記被加熱物に与える浮力を低減させる作用を与えるとともに、前記電気導体の温度を検出する電気導体温度センサを前記加熱コイルの高電圧側と反対側に具備し、前記電気導体温度センサの値が所定の温度以上になると、前記加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路の出力を低下させる誘導加熱装置。
- 電気導体の温度を検出する複数の電気導体温度センサを備え、前記複数の電気導体温度センサの検出温度で一番高い温度を選択し、その値が所定の温度以上になると、前記加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路の出力を低下させる請求項１または２に記載の誘導加熱装置。
- 電気導体の温度を検出する第１及び第２の電気導体温度センサを備え、前記第１の電気導体温度センサと前記第２の電気導体温度センサの検出温度差が所定の温度差以上になると、前記加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路の出力を低下する請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
- 電気導体の下面に断熱材を設け、前記断熱材の下面に電気導体温度センサを当接した請求項１〜４のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
- 電気導体の外周側に突出部を設け、その部分に電気導体温度センサを断熱材を介して当接する請求項１〜５のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
- 加熱コイルの下面を保持するコイルベースを設け、前記加熱コイルの上面には加熱コイルを保持するコイルホルダを具備し、前記コイルホルダの上に電気導体を断熱材を介して取付け、前記コイルベースには電気導体温度センサを取付け、前記電気導体温度センサは、断熱材を介して電気導体に当接する請求項１〜６のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
- 加熱コイルの温度を検出するための加熱コイル温度センサを前記加熱コイル下面に取付け、前記加熱コイル温度センサの値が所定の温度以上になると、前記加熱コイルに高周波電流を供給する駆動回路の出力を低下させる請求項１〜７のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
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