JP4019320B2

JP4019320B2 - 電磁誘導加熱調理器

Info

Publication number: JP4019320B2
Application number: JP2003134000A
Authority: JP
Inventors: 正夫守田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2023-05-13
Also published as: JP2004342338A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電磁誘導加熱調理器に係り、特に、もれ磁束が低減でき、組立性のよい電磁誘導加熱調理器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電磁誘導加熱調理器は、コイルと高周波電源部２とを金属薄板である遮蔽板で形成した箱内部に納めており、この遮蔽板はたとえばステンレスＳＵＳ３０４から成る薄い金属板である。コイルに供給される数十ｋＨｚ程度の周波数を有する電力によって発生する磁束は、遮蔽板であまり減衰されることなく通過し、発熱体を貫通する。これにより発熱体は誘導加熱される。一方、高周波電源部で発生する高調波（例えば１００ＭＨｚ以上）の電磁波は遮蔽板でほぼ完全に減衰されるので外部へ漏洩しない（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−４８９４４号公報（段落００１３〜００１５、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の電磁誘導加熱調理器では、遮蔽板が０．１ｍｍと薄いので、抵抗値が大きく（遮蔽板に生じる渦電流は、インダクタンスと周波数を掛けたものとループの抵抗値で決まる）、低周波では、渦電流が小さく、高周波では渦電流が大きくなることにより、高次の高周波成分（１００ＭＨｚ以上）に対してのみもれ磁束を低減できるもので、基本波（例えば、２０〜３０ｋＨｚ）や低次の高調波成分（数百ｋＨｚ）を低減できないという問題があった。
また、従来の電磁誘導加熱調理器では一般に、誘導加熱コイルと回路基板のシールドは別々に行っている場合が多く、部品点数が多く、組立性が低下する等の問題があった。
【０００５】
この発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、誘導加熱コイルと高周波電源を含む回路基板からのもれ磁束の基本波成分及び高次、低次の高調波成分を同時に低減でき、また、組立性のよい電磁誘導加熱調理器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電磁誘導加熱調理器は、誘導加熱コイル、上記誘導加熱コイルを取り付けるコイル台、上記誘導加熱コイルに高周波電流を流すための回路基板を備えた電磁誘導加熱調理器において、両端が開口した筒状のシールドケースを備え、上記シールドケースの上端内側にコイル台を、下端内側に回路基板をそれぞれ直接固定し、一体構造とするとともに、上記シールドケースの上端の高さ位置を、誘導加熱コイルの上面と略同等位置に、上記シールドケースの下端の高さ位置を回路基板と略同等位置としたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す電磁誘導加熱調理器の断面図、図２はシールドリングに流れる渦電流分布図である。
図において、シールドケースであるシールドリング６の上端内側にコイル台２を、下端内側に回路基板３がそれぞれ直接固定され一体構造としている。誘導加熱コイル１はコイル台２には取り付けられ、誘導加熱コイル１の上方には筐体１０に支持されたトッププレート４があり、その上に被加熱物である鍋５等が載置される。シールドリング６は、低周波数でも渦電流が十分流れるとともに、コイル台２と回路基板３を支持するのに十分な強度有する厚さにした。この厚さは２ｍｍ以上が好ましい。また、材料は、例えば、アルミや銅等がよい。
【０００８】
この構成において、誘導加熱コイル１に電流が流れると、シールドリング６には誘導加熱コイル１に流れる電流と略逆向きの渦電流が流れ、この渦電流は誘導加熱コイル１の作る磁束と略逆向きの磁束を作る渦電流となる。従って、誘導加熱コイル１の作る磁束をシールドリング６が相殺して外部へのもれ磁束を低減する。この渦電流は、インダクタンスと周波数を掛けたものとループの抵抗値で決まるが、シールドリング６は数ｍｍと厚く、抵抗も少ないので、低周波でも渦電流が大きく低周波及び高周波の両方に対して磁束を低減することができる。
なお、もれ磁束によりテレビ、ラジオ等にノイズ等が生じる。
【０００９】
ここで、もれ磁束を最大限低減するためのシールドリング６の高さ方向の渦電流分布について図２により説明する。
図２はシールドリング６の内径は２２０ｍｍ、高さは上下に十分に長いものとし（２００ｍｍ）、誘導加熱コイル１の外径は１９０ｍｍ、鍋５の外径は１２０ｍｍとして２次元軸対称モデルでシールドリング６に流れる渦電流を解析により求めた結果を示す。
横軸は図１の鍋５の底面をゼロとして、上方向をプラスとしている。縦軸は、シールドリング６に流れる渦電流分布を示しており、最大値を１として規格化している。
【００１０】
図２に示すように、渦電流密度の最大値（規格値１）を示しているのは誘導加熱コイル１の上面０の高さであり、鍋５の底面から−１０ｍｍの位置である。鍋５の底面から＋２５ｍｍでは渦電流密度が約０．２であり、−５０ｍｍでは電流密度が約０．２、±１００ｍｍでは、ほぼ０である。このように誘導加熱コイル１の高さ以外の高さにも渦電流が流れ、シールドリング６の外径側すべてでもれ磁束はほぼゼロになる。このとき、全磁束量を最小にするようにシールドリング６に渦電流が流れるが、全磁束量を最小にするには、シールドリング６内から磁束を外に出さないようにすればよいが、そのため高さ方向に十分長ければよい。なお、上下方向１００ｍｍ付近は磁束が小さいので、磁束を打ち消すために必要な渦電流が小さくてよい。
【００１１】
また、シールドリング６の高さ方向が十分長ければよいが、実用上可能な範囲についてみると、鍋５の底面から＋５０ｍｍでは渦電流密度が約０．１であり、−８０ｍｍでは電流密度が約０．１である。このことから、シールドリング６の高さが−８０ｍｍ以下、＋５０ｍｍ以上の範囲であれば、漏れ磁束は十分小さい値（最大値の１／１０）といえるのでこの範囲が好ましい。さらに、実用上はシールドリング６が短い方がよいので、渦電流密度が０．２（最大値の１／５）でも漏れ磁束は小さいので、−５０ｍｍ以下、＋２５ｍｍ以上とすることも可能である。
【００１２】
さらに、装置の構造上、誘導加熱コイル１の上面にはトッププレート４があるので、それ以上の上方である鍋５の底面までにシールドリング６を配置できない制約があり、一方、下方にはスペースがあり、部品の配置等工夫をすれば、シールドリング６を伸ばすことができることから、具体的に実用上可能な範囲につい次に説明する。
上記のシールドリング６の高さの範囲は、鍋５の底面を基準としたものであるため、シールドリング６の高さの範囲は鍋５の底面から−１０ｍｍのコイル１の上面を基準として、ここから下方の範囲に限られる。
【００１３】
従って、上記のシールドリング６の高さの好ましい範囲である−８０ｍｍ以下、＋５０ｍｍ以上に対して、シールドリング６の具体的な実用上の高さはコイル１の上面から下方に７０ｍｍ以上であり、また、−５０ｍｍ以下、＋２５ｍｍ以上の範囲に対しては、コイル１の上面から下方に４０ｍｍ以上である。
このように、実用的には本実施の形態ではコイル１の上面から上方についての磁束の低減でなく、コイル１の上面から下方についての低減となる。
【００１４】
次に、回路基板３には、高周波電源、誘導加熱コイル１に高周波電流を流すための制御素子やコンデンサ等が配置されており、誘導加熱コイル１に流れる電流とほぼ同様の電流が流れている。高周波電流が流れているこの回路基板３からも、誘導加熱コイル１からのもれ磁束と比べると小さいが、もれ磁束を生じる。これは、基板のパターン上を流れる電流及びパワー素子に流れる電流に起因するもれ磁束である。誘導加熱コイル１の巻数は大きく、基板パターンでは略１ターンであるので、回路基板３からのもれ磁束は、誘導加熱コイル１からのもれ磁束と比較して小さいが、この回路基板にも、もれ磁束を低減する措置が必要となる。
【００１５】
そして、回路基板３のもれ磁束の低減は、図１に示すように、誘導加熱コイル１、コイル台２と回路基板３を一体に固定したシールドリング６により、誘導加熱コイル１もれ磁束とともに低減される。このとき、シールドリング６の長さも下方には長くできるので、誘導加熱コイル１からのもれ磁束を、シールドリング６の長さが短い場合に比べてよくシールドされる。
【００１６】
以上のように、誘導加熱コイル１、コイル台２、回路基板３の外周部を取り囲むようにシールドリング６で一体化したので、誘導加熱コイル１と高周波電源を含む回路基板３からのもれ磁束の基本波成分及び高次、低次の高調波成分を同時に低減することができる。
また、誘導加熱コイル１、コイル台２、回路基板３、シールドリング６を一体化したので、誘導加熱コイル１、コイル台２、回路基板３、シールドリング６を、他の組立てラインとは別に、バッチ処理できるので、組立ラインにおける部品点数を削減でき組立性が向上する。
【００１７】
なお、図１ではシールドリング６の形状が略円筒であるとしたが、多角形状の筒でもよく、従って、コイル台２の形状は、円形状でも、多角形状となる。
回路基板３の形状も同様である。また、コイル台２、シールドリング６、回路基板３の形状がそれぞれ異なっていてもよく、シールドリング６が誘導加熱コイル１と回路基板３の外周を大体取り囲んでいればほぼ同様の効果がある。
また、本実施の形態では、誘導加熱コイル１、コイル台２、回路基板３、シールドリング６を一体化したものを示したが、、コイル台２、回路基板３、シールドリング６を一体化し、一体化の前後で誘導加熱コイル１を装着してもよい。
【００１８】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２を示す電磁誘導加熱調理器の要部斜視図である。
図３において実施の形態１の図１と同一部分には同一の符号を付し説明を省略する。実施の形態１では、回路基板３や誘導加熱コイル１を外部からしか冷却できないので、本実施の形態では、図３に示すようにシールドリング６の回路基板３に近い箇所の一部に冷却用の穴７を設けたものである。この穴７は、冷却風取り入れ口７ａと取り出し口７ｂである。
冷却風取り入れ口７ａと取り出し口７ｂの数は図３では各々１つを示しているが複数でもよい。
【００１９】
この構成により、冷却風を、回路基板３や誘導加熱コイル１に直接流すことができる。また、回路基板３に近い箇所に穴をあけたので、誘導加熱コイル１からのもれ磁束を低減できる効果はほとんど低下しない。また、回路基板３からのもれ磁束は、誘導加熱コイル１からのもれ磁束に比べて小さいので、総合的には回路基板３に近い箇所に穴をあけるのがよい。
【００２０】
以上のように、シールド効果の低下を最小に抑え、冷却風を、回路基板３や誘導加熱コイル１に直接流すことができる。
【００２１】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３を示す電磁誘導加熱調理器の要部断面図である。図４において実施の形態１の図１と同一部分には同一の符号を付し説明を省略する。実施の形態１では、回路基板３とシールドリング６を直接固定したが、本実施の形態は図４に示すように回路基板３を覆う基板ホルダ８を取り付け、コイル台２と基板ホルダ８でシールドリング６を支持したものであり、基板ホルダ８の周縁部に、シールドリング６下端部の外周面が嵌合される凸部８ａを設け、凸部８ａにシールドリング６下端部を嵌合させてシールドリング６と基板ホルダ２を固定している。
【００２２】
以上のように、回路基板３とシールドリング６を直接固定する場合と比べて、固定しやすくすく固定強度を大きくすることができる。また、回路基板３下面の電気絶縁も同時に行うことができる。
【００２３】
なお、図５に示すように、コイル台２下面の周縁部に、シールドリング６の上端部が嵌合される溝２ａを設け、溝２ａにシールドリング上端部を嵌合させてシールドリング６とコイル台２を固定して、さらに、固定強度を大きくすることができる。
また、基板ホルダ８の上面の周縁部に、シールドリング６の下端部が嵌合される溝を設け、溝にシールドリング６の下端部を嵌合させてシールドリング６と基板ホルダ８を固定して、さらに、固定強度を大きくすることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、誘導加熱コイル、上記誘導加熱コイルを取り付けるコイル台、上記誘導加熱コイルに高周波電流を流すための回路基板を備えた電磁誘導加熱調理器において、両端が開口した筒状のシールドケースを備え、上記シールドケースの上端内側にコイル台を、下端内側に回路基板をそれぞれ直接固定し、一体構造とするとともに、上記シールドケースの上端の高さ位置を、誘導加熱コイルの上面と略同等位置に、上記シールドケースの下端の高さ位置を回路基板と略同等位置としたので、誘導加熱コイルと高周波電源を含む回路基板からのもれ磁束の基本波成分及び高次、低次の高調波成分を同時に低減でき、また、組立性をよくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示す電磁誘導加熱調理器の断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示す電磁誘導加熱調理器のシールドリングに流れる渦電流分布図である。
【図３】この発明の実施の形態２を示す電磁誘導加熱調理器の要部斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態３を示す電磁誘導加熱調理器の要部断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３を示す電磁誘導加熱調理器の要部断面図である。
【符号の説明】
１誘導加熱コイル、２コイル台、２ａ溝、３回路基板、６シールドリング、７穴、８基板ホルダ、８ａ凸部。

Claims

誘導加熱コイル、上記誘導加熱コイルを取り付けるコイル台、上記誘導加熱コイルに高周波電流を流すための回路基板を備えた電磁誘導加熱調理器において、
両端が開口した筒状のシールドケースを備え、上記シールドケースの上端内側にコイル台を、下端内側に回路基板をそれぞれ直接固定し、一体構造とするとともに、上記シールドケースの上端の高さ位置を、誘導加熱コイルの上面と略同等位置に、上記シールドケースの下端の高さ位置を回路基板と略同等位置としたことを特徴とする電磁誘導加熱調理器。
シールドケース厚さを２ｍｍ以上にしたことを特徴とする請求項１記載の電磁誘導加熱調理器。
コイル台に誘導加熱コイルが装着されていることを特徴とする請求項１または２記載の電磁誘導加熱調理器。
シールドケース下端部の回路基板の上面近傍に冷却風用の穴を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電磁誘導加熱調理器。
シールドケースの下端部を固定すると共に、回路基板の下面側を覆うホルダを設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電磁誘導加熱調理器。