JP4041069B2 - 電磁誘導加熱調理器 - Google Patents

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Description

この発明は、電磁誘導加熱調理器、特に、複数の誘導加熱コイルおよび高周波電流発生装置を備えた電磁誘導加熱調理器の磁気消去構成に関するものである。
従来の電磁誘導加熱調理器では、漏れ磁束を低減するために、鍋などを加熱するための高周波コイルと同心円に配置されたリング状の消去磁界発生導体を用いている(例えば、特許文献1参照)。
このリング状の消去磁界発生導体に高周波コイルと同波形で逆位相の電流を流すことにより、外部に輻射する不要な磁界を低減している。
特開平6−260272号公報(第3頁、図1)
このような電磁誘導加熱調理器にあっては、それぞれの高周波コイル毎に、リング状の消去磁界発生導体を取り付けなければならず、また、それぞれに消去電流発生手段が必要である。
たとえば、高周波コイルが2つ取り付けられた電磁誘導加熱調理器では、リング状の消去磁界発生導体が2つ、消去電流発生手段が2つそれぞれ必要となり、コストがかさむという欠点があった。また、多くの設置スペースを必要とするという欠点があった。
この発明は、簡潔な構成により消去磁界を適切に生成できる電磁誘導加熱調理器を得ようとするものである。
この発明に係る電磁誘導加熱調理器では、2次巻線および複数の1次巻線を有する変流器と、前記複数の1次巻線にそれぞれ接続された複数の誘導加熱コイルと、前記複数の誘導加熱コイルに高周波電流を供給する複数の高周波電流発生装置と、前記2次巻線に接続されて前記複数の誘導加熱コイルを取り囲むように設けられた消去磁界発生部材と、トッププレートと、前記トッププレートを保持するように取り囲む天板フレームとを備え、前記複数の高周波電流発生装置の出力である前記複数の誘導加熱コイルに流れる電流を前記変流器に設けられた複数の1次巻線にそれぞれ流通させ、前記変流器の2次巻線により、前記複数の誘導加熱コイルのそれぞれに流れる瞬時電流に対して、それぞれの前記1次巻線と前記2次巻線との巻数比に比例し、かつ、反転した電流の総和を前記変流器の2次側に流し、前記消去磁界発生部材に供給するものである。
この発明によれば、変流器の2次巻線により電流を供給され複数の誘導加熱コイルを取り囲むように設けられた消去磁界発生部材によって簡潔な構成により消去磁界を適切に生成できる電磁誘導加熱調理器を得ることができる。

実施の形態1.
この発明による実施の形態1を図1から図6までについて説明する。図1は実施の形態1における回路構成を示す接続図である。図2は消去磁界発生リング外周部の磁束密度計算に用いたモデルの構成を示す平面図である。図3から図6までは消去磁界発生リング外周部の磁束密度計算結果を示す曲線図である。
図1は、この発明による実施の形態1における電磁誘導加熱調理器を示す回路図であり、誘導加熱コイルが2つ(11,12)の場合を示している。
図1において、2つの誘導加熱コイル11,12にそれぞれ商用周波電力を受け商用周波を高周波に変換する周波数変換要素を有する高周波電流発生装置41,42が接続されている。誘導加熱コイル11は高周波電流発生装置41に接続され、これらとに直列に変流器1の1次コイル21が接続されている。また、誘導加熱コイル12は高周波電流発生装置42に接続され、これらとに直列に変流器1の1次コイル22が接続されている。
2つの誘導加熱コイル11,12には負荷鍋31,32が載置されている。高周波電流発生装置41,42から高周波電流を誘導加熱コイル11,12に流すことにより、負荷鍋31,32を加熱できる。
変流器1の2次側では、変流器1の2次コイル3に導電部材からなる消去磁界発生リング2が接続される。
原理について説明する。ここで用いる変流器1は、一般的な変流器と異なり、1次側が複数(この例では2つ)存在するものである。例えば、変流器1次側21の巻線数を10とし、変流器1の1次側21に高周波電流が10A流れ、変流器1の1次側22には電流が流れていない場合、変流器2次側3の巻線数を20とすると、変流器の原理にしたがい、2次側には5Aの高周波電流が流れる。
さらに、変流器1次側22の巻線数を10とし、変流器1次側21と同周波数、同位相の高周波電流が10A流れた場合、2次側にはさらに5Aを足して10Aの高周波電流が流れる。なお、変流器1次側21と同周波数、逆位相の高周波電流が変流器1次側22に10A流れた場合、2次側の高周波電流はゼロとなる。
1次側の高周波電流の周波数、波高値、波形、位相が異なっている場合でも同様に、それぞれの1次側電流と巻数比に応じた1次電流の総和の電流が2次側に流れる。1次側と2次側の巻き数比を変えることにより2次側電流の調整が可能である。
ここで、2口の電磁調理器を模擬したモデルを用いて簡単な計算をしてみる。図2に計算に用いたモデル図を示す。誘導加熱コイル11,12と消去磁界発生リング2だけの簡単なモデルとした。誘導加熱コイル11,12を取り囲むように消去磁界発生リング2が設置されている。誘導加熱コイル11,12および消去磁界発生リング2のz方向の高さを4mmとした。
誘導加熱コイル11,12に種々のケースの電流が流れた場合の消去磁界発生リング2の外周部の磁束密度を計算した。計算領域は、y=600mmにおけるx=0〜500mm、およびx=500mmにおけるy=0〜600mmの2ケースであり、どちらのケースもz=0mm面である。誘導加熱コイル11、12の条件は、両方とも同波高値同位相の場合、同波高値逆位相の場合、それぞれ片方のみ通電した場合の計4ケースである。
誘導加熱コイル11,12に流す電流の起磁力をそれぞれ670Aとし、消去磁界発生リング2の起磁力として両方の誘導加熱コイルの起磁力が670Aの場合、64Aを仮定した。また、片方の誘導加熱コイルのみ通電した場合には、32Aを仮定した。両方の誘導加熱コイル11,12の起磁力が同波高値逆位相の場合には、変流器1の2次側には電流が誘起されないので消去磁界発生リング2の起磁力をゼロとした。
図3から図6に磁束密度の計算結果を示す。それぞれの図において、(a)の図、すなわち図3(a),図4(a),図5(a),図6(a)はy=600mmにおけるx=0〜500mmの位置における磁束密度を示し、(b)の図、すなわち図3(b),図4(b),図5(b),図6(b)はx=500mmにおけるy=0〜600mmの位置における磁束密度を示している。図中の実線は、消去磁界発生リング2がない場合の磁束密度であり、破線はそれがある場合の磁束密度である。
図3(a)および図3(b)には、誘導加熱コイル11のみ通電し消去磁界発生リング2に32Aの電流が流れた場合を示した。
図4(a)および図4(b)には、誘導加熱コイル12のみ通電し消去磁界発生リング2に32Aの電流が流れた場合を示した。
図5(a)および図5(b)は、誘導加熱コイル11と12に同波高値逆位相の電流を通電した場合であり、この場合には消去磁界発生リング2に電流が流れないので、図中では実線と破線が重なっている。
図6(a)および図6(b)には、誘導加熱コイル11と12に同波高値同位相の電流を通電し、消去磁界発生リング2には64Aの電流が流れた場合を示した。
両方の誘導加熱コイル11,12の起磁力が同電流逆位相の場合を除いて、消去磁界発生リング2がある場合、それがない場合と比べて明らかに磁束密度が低減していることが図からわかる。例えば、(b)の図で見れば、消去磁界発生リング2が場合の磁束密度の最大値が10.4μT〔図6(b)のy=0〕であるのに対して、消去磁界発生リング2がある場合には、最大値が2.7μT〔図5(b)のy=0.25m〕であり、大幅に低減できていることがわかる。また、(a)の図の場合、9.5μTを5.8μTに低減できていることがわかる。
図2に示した形状のモデルおよび起磁力を一例としたが、他のモデルでも、それに適した起磁力が消去磁界発生リング2に流れるようにすることにより、消去磁界発生リング2の外周部の磁束密度を低減できる。
これまで述べたように、誘導加熱コイル11あるいは12それぞれに消去磁界発生リング2を設置しなくても、誘導加熱コイル11,12をまとめて取り囲むように消去磁界発生リング2を設置することにより消去磁界発生リング2の外周部の磁束密度を十分に低減できることを説明した。たとえば誘導加熱コイル11,12のように複数の誘導加熱コイルに対して、消去磁界発生リング2および変流器が1つで済むことから、部品点数の削減ができ、コストダウンできる。
また、複数の誘導加熱コイル個々に消去磁界発生リングを設置する場合と比べて、消去磁界発生リング2およびそれに電流を流すための変流器1が1つで済むことから、設置スペースが少なくてよいので、限られたスペースを有効に利用できる。
なお、図2では誘導加熱コイルが2つの場合を示したが、3つ以上複数ある場合にも有効である。
また、図2では誘導加熱コイル11,12を取り囲むように消去磁界発生リング2を設置したが、誘導加熱コイル以外のものも取り囲むように消去磁界発生リング2を設置してもかまわない。
図2では消去磁界発生リング2をレーストラック状の形状としたが、四角形でも他の形状でもほぼ同様の効果を奏する。
ここで、この実施の形態1における基板構成を図7について説明する。
図7において、誘導加熱コイル11に高周波電流を供給する高周波電流発生装置41および誘導加熱コイル12に高周波電流を供給する高周波電流発生装置42は、変流器1とともに、これら高周波電流発生装置41,42および変流器1に共通の基板6に配設されている。
図7に示すように、この実施の形態1において説明した構成で、高周波電流発生装置41,42を同一基板6内に納め、その基板6に変流器1を設置することにより、組立時において変流器1が別部品にならないので組立コストを低減できる。また、基板上に変流器1を設置したので、基板外に設置する場合と比べて、設置スペースの低減を図ることができる。
この発明による実施の形態1によれば、複数の誘導加熱コイル11,12と、前記複数の誘導加熱コイル11,12に高周波電流を供給する複数の高周波電流発生装置41,42とを備えた電磁誘導加熱調理器において、前記複数の誘導加熱コイル11,12を取り囲むように設けられ前記高周波電流発生装置41,42の出力である前記それぞれの誘導加熱コイル11,12に流れる電流の総和に応じた電流を前記誘導加熱コイル11,12に流れる電流を1次巻線21,22に流通する変流器1の2次巻線3を介して供給される前記複数の誘導加熱コイル11,12に共通の消去磁界発生リング2からなる消去磁界発生用導電部材を設けたので、このように複数の誘導加熱コイルに流れる電流の総和を変流器の1次側とし、2次側に前記複数の誘導加熱コイルを取り囲むように設置された消去磁界発生用導電部材を備えたことにより、消去磁界発生用導電部材および変流器が1つで済むので部品点数の削減ができ、コストダウンできる。また、消去磁界発生リングが1つで済むので設置スペースの低減ができる。
また、この発明による実施の形態1によれば、前項の構成において、それぞれ前記誘導加熱コイル11,12に高周波電流を供給する複数の高周波電流発生装置41,42を備え、前記複数の高周波電流発生装置41,42を共通の基板6に配設するとともに、前記基板6に複数の1次巻線21,22を有する変流器1を設け、前記高周波電流発生装置41,42の出力である前記それぞれの誘導加熱コイル11,12に流れる電流を前記変流器1に設けられた複数の1次巻線21,22にそれぞれ流通させるようにしたので、このように複数の高周波電流発生装置を1つの基板に収納し、前記高周波電流発生装置の出力であるそれぞれの誘導加熱コイルに流れる電流を1つの変流器の1次巻線にしたことにより、変流器が基板上に載っているので別部品とならず、組立時のコストを削減できる。また基板上に変流器を設置したので設置スペースの低減を図ることができる。
実施の形態2.
この出願の発明による実施の形態2を図8および図9について説明する。図8は実施の形態2における回路構成を示す接続図である。図9は実施の形態2における基板構成を示すブロック図である。
この実施の形態2において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態1における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
図8は、この発明による実施の形態2における電磁誘導加熱調理器を示す回路図であり、誘導加熱コイルが2つ(11,12)の場合を示している。
図8において、2つの誘導加熱コイル11,12にそれぞれ商用周波電力を受け商用周波を高周波に変換する周波数変換要素を有する高周波電流発生装置41,42が接続されている。誘導加熱コイル11は高周波電流発生装置41に接続され、これらとに直列に変流器4の1次コイル51が接続されている。また、誘導加熱コイル12は高周波電流発生装置42に接続され、これらとに直列に変流器5の1次コイル52が接続されている。
2つの誘導加熱コイル11,12には負荷鍋31,32が載置されている。高周波電流発生装置41,42から高周波電流を誘導加熱コイル11,12に流すことにより、負荷鍋31,32を加熱できる。
変流器4,5の2次側では、互いに直列接続された変流器4,5の2次コイル61,62に導電部材からなる消去磁界発生リング2が接続される。
実施の形態1においては、1つの変流器1に対して2つの1次コイル21,22を有する構造としたが、図8に示すように、それぞれの高周波電流発生装置41,42に対して変流器4,5を設置してもよい。それぞれの変流器4、5の1次コイル51,52をそれぞれの誘導加熱コイル11,12、高周波電流発生装置41,42と接続し、2次コイル61,62を直列に接続し消去磁界発生リング2と接続しても、消去磁界発生リング2の外周部の磁束密度は実施の形態1と同様となる。
この場合、変流器の数は2つ必要となるが、消去磁界発生リング2の数は1つで済むので、実施の形態1と同様の効果を奏する。
ここで、実施の形態2における基板構成を図9について説明する。
図9において、誘導加熱コイル11に高周波電流を供給する高周波電流発生装置41は変流器4とともに基板7に配設され、誘導加熱コイル12に高周波電流を供給する高周波電流発生装置42は変流器5とともに基板8に配設されている。
筐体内の配置上の制約等から複数の高周波電流発生装置41,42を複数の基板7,8に収納せざるを得ない場合でも、図9に示すように、それぞれの変流器4,5がぞれぞれの基板7,8上に載っているので組立時において別部品とならず、組立時のコストを削減できる。また、基板外に変流器4,5を設置する場合と比べて設置スペースの低減を図ることができる。
この発明による実施の形態2によれば、複数の誘導加熱コイル11,12と、前記複数の誘導加熱コイル11,12に高周波電流を供給する複数の高周波電流発生装置41,42とを備えた電磁誘導加熱調理器において、前記誘導加熱コイル11,12を取り囲むように設けられ前記高周波電流発生装置41,42の出力である前記それぞれの誘導加熱コイル11,12に流れる電流の総和に応じた電流を前記誘導加熱コイル11,12に流れる電流を1次巻線51,52に流通する変流器4,5の2次巻線61,62を介して供給される前記複数の誘導加熱コイル11,12に共通の消去磁界発生リング2からなる消去磁界発生部材を設けて、しかも、前記複数の高周波電流発生装置41,42を複数の基板7,8に配設するとともに、前記基板7,8に複数の変流器4,5を設け、前記高周波電流発生装置41,42の出力である前記それぞれの誘導加熱コイル11,12に流れる電流を前記複数の変流器4,5の1次巻線51,52にそれぞれ流通させ、前記複数の変流器4,5の2次巻線61,62を直列接続することにより前記消去磁界発生リング2からなる消去磁界発生部材に高周波電流を供給するようにしたので、このように複数の高周波電流発生装置を複数の基板に収納し、前記それぞれの基板の高周波電流発生装置の出力である誘導加熱コイルに流れる電流を1つの変流器の1次巻線とし、前記それぞれの変流器の2次側を直列に接続したことにより、筐体内の配置上の制約等から複数の高周波電流発生装置を複数の基板に収納せざるを得ない場合でも、それぞれの変流器がぞれぞれの基板上に載っているので別部品とならず、組立時のコストを削減できる。また基板上に変流器を設置したので設置スペースの低減を図ることができる。
実施の形態3.
この出願の発明による実施の形態3を図10および図11について説明する。図10は実施の形態3における消去磁界発生リングの大きさを変えた場合の磁束密度を示す曲線図である。図11は実施の形態3における電磁誘導加熱調理器の全体構成を示す斜視図である。
この実施の形態3において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態1または実施の形態2における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
図10に、実施の形態1における図2に示した消去磁界発生リング2の大きさを変えた場合の磁束密度を示す。図2に示した消去磁界発生リング2の直線部分の長さを固定して、円弧部の径を変えて、x=500mm、y=0mmの点の磁束密度を求めたものである。図中に示した横軸の円弧部の径280mmが図2に示した寸法に相当する。破線は、消去磁界発生リング2の電流が一定値(32A)の場合に上記の点に作る消去磁界である。実線は、上記の点の消去磁界が一定になるように消去磁界発生リング2の電流値を調整したときの消去磁界発生リング2のジュール損失比である。消去磁界発生リング2の寸法が図2に示した値の時を1として、消去磁界発生リング2の電流の2乗と消去磁界発生リング2の周長の比を掛けてジュール損失比としている。つまり、消去磁界発生リング2の断面積を一定と仮定している。
消去磁界発生リング2の円弧部の径が大きくなると消去磁界が大きくなることが分かる。また、ジュール損失比が小さくなることが分かる。図10に示した例ではジュール損失比は略円弧部の径の2乗に逆比例している。つまり、消去磁界発生リング2の投影面積が大きいほど、そこでのジュール損失が小さくなることを図10は示している。
図11に、例として3口の電磁誘導加熱調理器の斜視図を示す。
図11において、電磁誘導加熱調理器本体Aには、誘導加熱コイル11,12,13が同一平面に並んで設けられ、これら誘導加熱コイル11,12,13の上方平面に誘導加熱コイル11,12,13に対向して天板を構成するガラス製のトッププレート10が設けられている。トッププレート10は電磁誘導加熱調理器本体Aの上面に設けられた天板フレーム9によって取り囲まれ保持されている。消去磁界発生リング2は天板フレーム9の周縁部下面に設けられる。この消去磁界発生リング2は、変流器1の2次巻線に接続され、高周波電流発生装置および誘導加熱コイルを1次巻線に接続した変流器1を介して消去磁界発生電流を供給される。
このように、電磁誘導加熱調理器本体Aの上面にはガラス製のトッププレート10を取り囲み、保持するための天板フレーム9がある。誘導加熱コイル11,12,13は、トッププレート10の下にある。これまで述べたように消去磁界発生リング2をできるだけ広い面積となるように設置できる個所は天板フレーム9である。
すなわち、天板フレーム9内に消去磁界発生リング2を設置すれば、同一の消去磁界発生リング2の外周部の磁束密度を発生できる条件下で、消去磁界発生リング2で生じるジュール損失を最も小さくできる。
この発明による実施の形態3によれば、複数の誘導加熱コイル11,12,13と、前記複数の誘導加熱コイル11,12,13に高周波電流を供給する複数の高周波電流発生装置とを備えた電磁誘導加熱調理器において、前記複数の誘導加熱コイル11,12,13を取り囲むように設けられ前記高周波電流発生装置の出力である前記それぞれの誘導加熱コイル11,12,13に流れる電流の総和に応じた電流を前記複数の誘導加熱コイル11,12,13に共通の消去磁界発生リング2からなる消去磁界発生用導電部材を設けるとともに、前記消去磁界発生リング2からなる消去磁界発生部材をトッププレート10等の天板の周縁を保持する天板フレーム9からなる天板保持部材に配設したので、簡潔な構成により消去磁界を適切に生成できるとともに、消去磁界発生リング2からなる消去磁界発生部材の外周部に同一の磁束密度を発生できる条件下で、消去磁界発生リング2からなる消去磁界発生部材で生じるジュール損失を最も小さくできる。
この発明による実施の形態1における回路構成を示す接続図である。 この発明による実施の形態1における消去磁界発生リング外周部の磁束密度計算に用いたモデルの構成を示す平面図である。 この発明による実施の形態1における消去磁界発生リング外周部の磁束密度計算結果を示す曲線図である。 この発明による実施の形態1における消去磁界発生リング外周部の磁束密度計算結果を示す曲線図である。 この発明による実施の形態1における消去磁界発生リング外周部の磁束密度計算結果を示す曲線図である。 この発明による実施の形態1におけるこの発明による実施の形態1における消去磁界発生リング外周部の磁束密度計算結果を示す曲線図である。 この発明による実施の形態1における消去磁界発生リング外周部の磁束密度計算結果を示す曲線図である。 この発明による実施の形態1における消去磁界発生リング外周部の磁束密度計算結果を示す曲線図である。 この発明による実施の形態1における消去磁界発生リング外周部の磁束密度計算結果を示す曲線図である。 この発明による実施の形態1における消去磁界発生リング外周部の磁束密度計算結果を示す曲線図である。 この発明による実施の形態1における基板構成を示すブロック図である。 この発明による実施の形態2における回路構成を示す接続図である。 この発明による実施の形態2における基板構成を示すブロック図である。 この発明による実施の形態3における消去磁界発生リングの大きさを変えた場合の磁束密度を示す曲線図である。 この発明による実施の形態3における電磁誘導加熱調理器の全体構成を示す斜視図である。
符号の説明
1 変流器、2 消去磁界発生リング、3 変流器2次コイル、4,5 変流器、10 トッププレート、11,12,13 誘導加熱コイル、21,22 変流器1次コイル、31,32 負荷鍋、41,42 高周波電流発生装置、51,52 変流器1次コイル、6 基板、61,62 変流器2次コイル、7,8 基板。

Claims (4)

  1. 2次巻線および複数の1次巻線を有する変流器と、前記複数の1次巻線にそれぞれ接続された複数の誘導加熱コイルと、前記複数の誘導加熱コイルに高周波電流を供給する複数の高周波電流発生装置と、前記2次巻線に接続されて前記複数の誘導加熱コイルを取り囲むように設けられた消去磁界発生部材と、トッププレートと、前記トッププレートを保持するように取り囲む天板フレームとを備え、前記複数の高周波電流発生装置の出力である前記複数の誘導加熱コイルに流れる電流を前記変流器に設けられた複数の1次巻線にそれぞれ流通させ、前記変流器の2次巻線により、前記複数の誘導加熱コイルのそれぞれに流れる瞬時電流に対して、それぞれの前記1次巻線と前記2次巻線との巻数比に比例し、かつ、反転した電流の総和を前記変流器の2次側に流し、前記消去磁界発生部材に供給することを特徴とする電磁誘導加熱調理器。
  2. 2次巻線および1次巻線を有する複数の変流器と、前記複数の変流器の1次巻線にそれぞれ接続された複数の誘導加熱コイルと、前記複数の誘導加熱コイルに高周波電流を供給する複数の高周波電流発生装置と、直列接続された前記複数の変流器の2次巻線に接続されて前記複数の誘導加熱コイルを取り囲むように設けられた消去磁界発生部材と、トッププレートと、前記トッププレートを保持するように取り囲む天板フレームとを備え、前記複数の高周波電流発生装置の出力である前記複数の誘導加熱コイルに流れる電流を前記複数の変流器の1次巻線にそれぞれ流通させ、前記複数の変流器の2次巻線により、前記複数の誘導加熱コイルのそれぞれに流れる瞬時電流に対して、それぞれの前記変流器の1次巻線と2次巻線との巻数比に比例し、かつ、反転したそれぞれの前記変流器の2次側電流の総和を、前記消去磁界発生部材に供給することを特徴とする電磁誘導加熱調理器。
  3. 前記複数の高周波電流発生装置を共通の基板に配設したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電磁誘導加熱調理器。
  4. 前記天板フレーム周縁部に前記消去磁界発生部材を配設したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電磁誘導加熱調理器。
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