JP4048367B2 - 電磁誘導加熱調理器 - Google Patents
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Description
【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、シールドリングの損失を低減することができる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、平板状加熱コイルと加熱コイルの下部に配置された磁気遮蔽層と、加熱コイルの略外周に沿わせた筒状の非磁性導体よりなり、非磁性導体の上端を加熱コイル上端より上部に位置させ、非磁性導体の下端を磁気遮蔽層の上端よりも下部に位置させ、磁路を非磁性導体に囲まれた領域に制限し、平板状加熱コイルの上部に位置する被加熱物底面に磁束を集中させている(例えば特許文献1)。
【0003】
また、従来の電磁誘導加熱調理器は、被加熱物下方に加熱コイル設け、該加熱コイルの周囲に導電材料からなりドーナツ状に構成するシールドリングを備え、シールドリングにリッツ線を用いている(例えば特許文献2)。
【0004】
【特許文献1】
特開昭58−178986号公報(第2頁、第3図)
【特許文献2】
特開平10−302953号公報(段落0036)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献1に示された従来の電磁誘導加熱調理器では、非磁性導電帯の上端と下端に渦電流が集中するので、非磁性導電帯の損失が大きいという問題があった。
【0006】
また、特許文献2に示された従来の電磁誘導加熱調理器では、シールドリングはリッツ線のみで構成されているが、リッツ線は高価なためコストアップとなる問題があった。
【0007】
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、安価な部品構成で、シールドリングの損失を低減することができる電磁誘導加熱調理器を提供することを目的とする。
【0008】
【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、この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の下方に設置された高透磁率部材及びコイル台に取り付けられたシールドリングを備えた電磁誘導加熱調理器において、上記シールドリングは、非磁性導電体リングと、この非磁性導電体リングの上方及び下方の少なくともいずれか一方の端部近傍に設けられたリッツ線リングと、を備えたものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の実施の形態1による電磁誘導加熱調理器を示す要部断面図、図2はシールドリングの拡大図、図3はシールドリングの渦電流分布及び渦電流損失の計算モデル条件図、図4、5はシールドリングの渦電流分布図である。
【0010】
図1において、誘導加熱コイル1がコイル台2の上面に取り付けられ、コイル台2の下面には、誘導加熱コイル1に対向した位置にフェライトなどの高透磁率部材からなる高透磁率部材3が設けられている。誘導加熱コイル1の上方には筐体(図示せず)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。そして、コイル台2の外周部が、シールドリング6で覆われいる。シールドリング6は、図2に示すように非磁性導電体リング7とリッツ線リング8からなり、非磁性導電体リング7の両端部にリッツ線リング8が設けられている。
【0011】
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が相殺してもれ磁束の低減化が図られる。このように、シールドリング6は外部へのもれ磁束を低減するが、通常、アルミやSUS304等の非磁性導電体が用いられる。磁性体を用いると、大きな渦電流損失を生じるためである。一方、非磁性導電板を用いても、磁性体を用いた場合と比べると十分に小さいが渦電流損失は生じる。
【0012】
そこで、まず、シールドリング6に流れる渦電流分布について、シールドリング6が短い場合と長さが十分な場合について、シールドリング6の2次元軸対称モデルで計算により求めた。その結果を図3〜5により説明する。
計算条件は図3に示すように、シールドリング6は非磁性導電体リング7のみで構成され、リッツ線リング8がない形状である。誘導加熱コイル外径190mm、高さ4mm、シールドリング6内径220mm、高さは短い場合が20mm、長い場合が200mm(長さが十分に長いといえる)、厚さ2mmとし、シールドリング6の上端部は誘導加熱コイル1の上面よりも4mm上方にあるようにした。
【0013】
上記の条件により計算した渦電流損失分布を図4に示す。横軸は非磁性導電体リング7の高さ方向の位置を示しており、誘導加熱コイル1の上面部をゼロとし、上方をプラス、下方をマイナスとしている。縦軸は非磁性導電体リング7の上端部に流れる渦電流を1として規格化して示している。
渦電流損失分布は、非磁性導電体リング7の上端と下端の端部に渦電流が集中していることが分かる。
【0014】
次に、非磁性導電体リング7の長さが長い場合について計算すると、非磁性導電体リング7の長さを誘導加熱コイル1から見て上下に約100mmの長さとして計算すると、図5に示すように端部への集中は生じないで、誘導加熱コイル1の上面部のゼロの位置が最大となるが値は小さく、従って、損失は小さい。
【0015】
このように、非磁性導電体リング7の長さを長くすれば、損失は小さいが、上方にはトッププレート4、下方にはロースター(図示せず)や制御基板(図示せず)があり、長さの制約があり長くできず、長さ20mm程度が現実的な長さである(実際は20mmでも長い方である)。
また、非磁性導電体リング7の厚さを厚くすれば渦電流損失を低減できそうであるが、誘導加熱コイル1は通常数十kHzの周波数で運転されるので、たとえば、20kHzで運転されると、非磁性導電体リング7の表皮厚さは1mm以下となるので、厚くする効果は小さい。
【0016】
上記のように、非磁性導電体リング7の長さが20mmでは、非磁性導電体リング7の上端と下端の端部に生じる渦電流が避けられないので、渦電流の集中を回避するためには、非磁性導電体リング7の代わりに互いに電気的に絶縁された素線を束にして撚線したリッツ線を用いればよいが、リッツ線は非磁性導電体リング7と比べて高価なので、高さ方向の全体にリッツ線リング8を用いるのはコスト的に不利である。
【0017】
そこで、図2に示すように渦電流が集中する非磁性導電体リング7の上端と下端の必要とされる端部のみにリッツ線リング8を用いた。
【0018】
次に、非磁性導電体リング7の上下端にリッツ線リング8を設けたシールドリング6において、非磁性導電体リング7に対するリッツ線リング8の配置を変えたものを実施例1、2として、非磁性導電体リング7のみとした比較例1〜4と渦電流損失について計算により比較した。この結果を表1、図3、図6、図7により説明する。
図6は図3のシールドリング6の拡大図であり、図6(a)は、実施例1を示し、非磁性導電体リング7とリッツ線リング8の内径を略同一としたものである。図6(b)は、実施例2を示し、リッツ線リング8を非磁性導電体リング7の内径側に配置したものである。図7はシールドリングの渦電流損失比較図である。表1は、実施例1、2と比較例1〜4の計算条件とシールドリングの渦電流損失比較をまとめたものである。
【0019】
【表1】
【0020】
比較例1〜4は、非磁性導電体リング7のみとしたもので、図3、表1に示すように、比較例1は、厚さ1mm、高さ20mm、比較例2は、厚さ2mm、高さ20mm、比較例3は、厚さ4mm、高さ20mm、比較例4は厚さ2mm、高さ200mmであり、いずれも非磁性導電体リング7内径は220mmである。
【0021】
実施例1.
計算条件図は図3、図6(a)に示すように非磁性導電体リング7とリッツ線リング8の内径を略同一としたものである。非磁性導電体リング7内径220mm、高さ12mm、厚さtは2mm、リッツ線リング8の高さ4mm、シールドリング6の高さHは20mm、シールドリング6の上端部は誘導加熱コイル1の上面よりも4mm上方にある。また、誘導加熱コイル外径190mmである。
【0022】
この構成によるシールドリング6の渦電流損失を表1、図7に示す。図7は縦軸は渦電流損失比を示し、比較例2(厚さ2mm、高さ20mmの非磁性導電体リング7を用いた場合)を1として規格化している。
表1、図7に示すように、非磁性導電体リング7の端部にリッツ線リング8のない比較例1〜4については、ケース高さ200mmの比較例4が、ケース高さが20mmの比較例1〜3よりも渦電流損失が少なく、約0.65である。
しかし、この場合、非磁性導電体リング7のみの比較例2(渦電流損失を1として規格化)の場合と比べて損失は約65%に低減しているが、長さ20mm程度が現実的な長さであり(実際は20mmでも長い方である)、好ましいとはいえない。
また、実施例1〜3のうち、厚さが1mmの比較例1が渦電流損失が一番高く約1.25であり、厚さが厚くなると渦電流損失が低下し、厚さが2mmの比較例2では渦電流損失が1、厚さが4mmのケース3では渦電流損失が約0.95であり、渦電流損失の低下は少ない。
【0023】
一方、非磁性導電体リング7の上下端部にリッツ線リング8を設けた実施例5は、渦電流損失が0.7であり、比較例2の場合と比べて損失を約70%に低減される。
【0024】
以上のように、リッツ線リング8を非磁性導電体リング7の内径側に配置したので、シールドリング6全体が非磁性導電体リング7の場合と比べて渦電流損失を低減することができる。
また、シールドリング6全体がリッツ線リング8の場合と比べてコストを低減することができる。
また、シールドリング6の外径を小さくできるので、他の部品類を配置しやすくすることができる。
【0025】
実施例2.
計算条件図は図3、図6(b)に示すようにリッツ線リング8を非磁性導電体リング7の内径側に配置したものである。非磁性導電体リング7内径220mm、高さ20mm、厚さtは2mm、リッツ線リング8の高さ4mm、シールドリング6の高さHは20mm、シールドリング6の上端部は誘導加熱コイル1の上面よりも4mm上方にある。また、誘導加熱コイル外径190mmである。
【0026】
この構成によるシールドリング6の渦電流損失は表1、図7に示すように、実施例2は、渦電流損失が約0.6であり、比較例2の場合と比べて損失は約60%に低減される。
【0027】
以上のように、リッツ線リング8を非磁性導電体リング7の内径側に配置したので、安価な部品構成により、リッツ線リング8の渦電流損失をより低減することができる。
【0028】
なお、実施例1、2では、リッツ線リング8を、非磁性導電体リング7の上端と下端の両方に配置した場合を示したが、渦電流損失の効果が小さくなるものの、使用条件により上端と下端のどちらか一方でもよい。
また、リッツ線リング8を非磁性導電体リング7の外径側に配置した場合は、渦電流損失の低減効果は少ない。非磁性導電体リング7の外周側には渦電流の集中が殆ど生じなく損失も少ないからである。
【0029】
【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、この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の下方に設置された高透磁率部材及びコイル台に取り付けられたシールドリングを備えた電磁誘導加熱調理器において、上記シールドリングは、非磁性導電体リングと、この非磁性導電体リングの上方及び下方の少なくともいずれか一方の端部近傍に設けられたリッツ線リングと、を備えたので、安価な部品構成で、シールドリングの損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態を示す電磁誘導加熱調理器の要部断面図である。
【図2】 この発明の実施の形態を示す電磁誘導加熱調理器のシールドリングの拡大図である。
【図3】 この発明の実施の形態を示す電磁誘導加熱調理器のシールドリングの渦電流分布及び渦電流損失の計算モデル条件図である。
【図4】 この発明の実施の形態を示す電磁誘導加熱調理器のシールドリング部の渦電流分布図である。
【図5】 この発明の実施の形態を示す電磁誘導加熱調理器のシールドリングの渦電流分布図である。
【図6】 この発明の実施の形態を示す電磁誘導加熱調理器のシールドリングの渦電流損失の計算モデル条件図である。
【図7】 この発明の実施の形態を示す電磁誘導加熱調理器のシールドリングの渦電流損失の比較図である。
【符号の説明】
1 誘導加熱コイル、2 コイル台、3 高透磁率部材、6 シールドリング、7 非磁性導電体リング、8 リッツ線リング。
Claims (3)
- 誘導加熱コイル、この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の下方に設置された高透磁率部材及びコイル台に取り付けられたシールドリングを備えた電磁誘導加熱調理器において、
上記シールドリングは、非磁性導電体リングと、
この非磁性導電体リングの上方及び下方の少なくともいずれか一方の端部近傍に設けられたリッツ線リングと、
を備えたことを特徴とする電磁誘導加熱調理器。 - 非磁性導電体リングとリッツ線リングの内径を略同一と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。
- リッツ線リングを非磁性導電体リングの内径側に配置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。
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