JP4318362B2 - 誘導加熱装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導加熱装置に関し、特に、業務用調理鉄板等に適用して良好な誘導加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電磁調理器等に用いられる加熱コイルは、銅線やリッツ線等のコイル用線材を所定間隔で平型渦巻状に巻回し、その両端に、高周波電流を供給する交流電源を接続した構成を有している。
以下、この種の誘導加熱装置を適用した調理器の構成について、図面を参照して簡単に説明する。
図５は、従来の構成における誘導加熱装置を適用した調理器の概略構成図である。
【０００３】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、誘導加熱装置を適用した調理器１００は、大別して、上面側に食材等の被加熱体が載置される磁性材料（例えば、鉄等）からなる加熱プレート１０と、加熱プレート１０の下面側に近接して配置され、所定の巻回構造を有する加熱コイル２０と、加熱コイル２０の両端に接続され、所定の高周波電流を供給する交流電源３０と、を有して構成されている。ここで、図５においては、説明の都合上、加熱プレート１０の下面側に配置される加熱コイル２０を実線で示す。
このような構成を有する調理器１００において、加熱コイル２０に交流電源３０から高周波電流を供給することにより、加熱コイル２０に生じる渦電流損により加熱プレート１０が加熱される。すなわち、加熱コイル２０に供給される交流電流によって発生する交番磁束が、加熱プレート１０を貫通して、高密度の渦電流を誘導し、そのジュール熱によって、加熱プレート１０が加熱されるというものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような誘導加熱装置を適用した調理器においては、以下に示すような問題点を有していた。
（１）製品（調理器）開発上の必要性から加熱プレート１０や加熱コイル２０の形状等が設計変更されると、加熱箇所にムラが発生して加熱プレート１０が均一に加熱されなくなり、食材等への均一な加熱が困難になるという問題があった。
（２）従来、このような問題を解決するために、カット＆トライ等の手法により、加熱対象となる加熱プレートを実際に試作して加熱動作を繰り返し行い、加熱不足の箇所（加熱ムラ）を調べて、当該箇所の加熱コイルの巻回構造を密にしたり、コアを設ける等の方法により、加熱の均一化を図る試みがなされていた。
しかしながら、このような手法によっては、製品開発等の段階で加熱プレートの形状等が変わるたびに、多大な労力と時間を裂いて加熱の均一化を図る必要があるうえ、誘導加熱装置を含めた調理器の構造が複雑化するため、製品開発コストの増大や開発期間の長期化を招くという問題を有していた。
【０００５】
（３）また、一般に、図５に示したような平型渦巻状に巻回された加熱コイル構造においては、加熱コイルの中心から概ね直径６０ｍｍ以内の領域における加熱効率が極めて低く、渦電流損による加熱温度分布が、図６に示すように、ドーナツ状のパターンＰＢを示すことが知られている。そのため、上記加熱プレート１０における加熱ムラが一層顕在化して、食材等への均一な加熱が一層困難になるという問題があった。なお、このような加熱温度分布のムラの問題については、例えば、特開平８−５５６７８号公報や特開平１０−３３５０５６号公報等にも指摘されている。
したがって、幅広の加熱プレートや形状が複雑な加熱プレート等において、簡易な構成により加熱温度分布を良好に均一化することができる誘導加熱装置の実現が望まれていた。
【０００６】
そこで、本発明は、このような問題点に鑑み、幅広の加熱プレートや形状が複雑な加熱プレートであっても、簡易な構成により均一に加熱することができる誘導加熱装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明に係る誘導加熱装置は、加熱コイルから発生する磁界により被加熱体を電磁誘導作用により加熱する誘導加熱装置において、
前記被加熱体は、一面側に前記加熱コイル用線材が巻回された前記複数の突出部が設けられるとともに、他面側に第２の被加熱体が載置される板状の熱伝導性部材であり、
前記被加熱体の一面側に突出して設けられた複数の突出部と、該複数の突出部の各々に対して、所定の巻回方向に配線された単一の加熱コイル用線材と、該加熱コイル用線材に、所定の高周波電流を供給する交流電源と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る誘導加熱装置の一実施形態を示す概略構成図であり、図２は、本発明に係る誘導加熱装置の主要部を示す要部構成図である。
図１（ａ）（ｂ）に示すように、本実施形態に係る誘導加熱装置１００Ａは、大別して、上面側（他面側）１０ａに食材等の被加熱体（第２の被加熱体）が載置される加熱プレート１０Ａと、加熱プレート１０Ａの下面側１０ｂに所定の巻回構造で配線された加熱コイル２０Ａと、加熱コイル２０Ａに所定の高周波電流を供給する交流電源３０Ａと、を有して構成されている。
【００１０】
以下、各構成について、詳しく説明する。
加熱プレート１０Ａは、図１（ａ）（ｂ）に示すように、磁性材料、かつ、熱伝導性の高い材料（例えば、鉄等）により構成された幅広の板状部材であって、下面側（一面側）１０ｂに、例えば、加熱プレート１０Ａから一体的に突出して設けられた複数の突出部１１ａａ、１１ａｂ、１１ａｃ、１１ａｄ、……１１ｍｎを備えている。
特に、本実施形態における複数の突出部１１ａａ、１１ａｂ、１１ａｃ、１１ａｄ、……１１ｍｎは、加熱プレート１０Ａの下面側１０ｂの略全域に、例えば、マトリクス状に配置され、かつ、左右上下方向に隣り合って配置される突出部１１ａａ、１１ａｂ、１１ａｃ、１１ａｄ、……１１ｍｎ相互が略均一な間隔を有するように構成されている。
【００１１】
加熱コイル２０Ａは、銅線やリッツ線等からなる単一のコイル用線材２１を、上記複数の突出部１１ａａ、１１ａｂ、１１ａｃ、１１ａｄ、……１１ｍｎに対して、順次、所定の巻数かつ方向で連続的に巻回して配線するように構成されている。
特に、本実施形態におけるコイル用線材２１の巻回構造は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向（図面上下方向）に順次配置された複数の突出部１１の各々へのコイル用線材２１の巻回方向が交互に逆方向（右巻き／左巻き）となり、さらに、Ｘ軸方向（図面左右方向）に隣接して配置された複数の突出部１１の各々へのコイル用線材２１の巻回方向も交互に逆方向（右巻き／左巻き）となるように構成されている。
交流電源３０Ａは、上記コイル用線材２１の両端に接続され、加熱コイル２０Ａに対して、所定の高周波電流を供給するように構成されている。ここで、交流電源３０Ａには、例えば、１〜３０ｋＨｚ程度の高周波が適用される。
【００１２】
次に、上述した構成を有する誘導加熱装置の作用について、図面を参照して説明する。
図３は、本実施形態に係る誘導加熱装置における誘導加熱作用を示す概念図であり、図４は、本実施形態に係る誘導加熱装置における加熱温度分布を示す概略図である。
上述したような構成を有する誘導加熱装置においては、交流電源３０Ａによりコイル用線材２１に所定の高周波電流を供給することにより、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、コイル用線材２１を右巻きした突出部１１ではＮ極が生じ、左巻きした突出部１１ではＳ極が生じる。したがって、図３（ａ）に示すように、相互に隣り合って配置される複数の突出部１１の各々に発生する磁界相互が、逆の磁極性（Ｎ極／Ｓ極）となり、磁界が打ち消されずに略均一な磁気誘導が生じて、渦電流損により各突出部１１の表面を電流が流れてジュール熱が発生し、誘導加熱が生じる。
【００１３】
ここで、突出部１１は、鉄等の熱伝導性の高い材料により構成された加熱プレート１０Ａから一体的に突出して設けられているので、図３（ｂ）に示すように、各突出部１１において発生した熱量が加熱プレート１０Ａの全域に伝達される。この場合における加熱プレートの加熱温度分布は、各突出部１１からの略均一な熱量の伝達に基づいて、図４に示すように、加熱プレート１０Ａの略全域にわたって均一なパターンＰＡで加熱され、加熱ムラが大幅に抑制される。
したがって、加熱プレート１０Ａの一面側に複数の突出部１１を均一かつ緊密に配置し、隣り合う各突出部１１に生じる磁界が打ち消されないように加熱コイル２０Ａの巻回構造を設定する、という比較的簡易な構成により、各突出部１１において均等な誘導加熱により略一定の温度を発生させ、加熱プレート１０Ａに略均一な熱を伝達して加熱プレート１０Ａ全体を加熱ムラなく略均一な温度に加熱することができ、加熱プレート１０Ａの他面側に載置された食材や調理鍋等の被加熱体を均一かつ効率的に熱することができる。
【００１４】
なお、上述した実施形態においては、加熱プレートから突出して設けられる突出部の配列構成について、マトリクス配列を示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。要するに、コイル用線材に所定の高周波電流を供給した場合において、隣り合って配置される突出部の各々に発生する磁界相互が、打ち消されることなく、均一に発生するように加熱コイルの構成が設定されているものであれば、他の構成を有するものであってもよい。
また、上述した実施形態においては、加熱プレートと突出部の構成について、単一の磁性材料であって、かつ、熱伝導性部材により構成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。要するに、突出部において発生する熱量を加熱プレートに良好に伝達でき、加熱プレートの加熱温度分布を均一化することができる構成を有するものであれば、加熱プレートと突出部とを個別の部材により構成し、密着接続したものであってもよい。
【００１５】
さらに、上述した実施形態においては、加熱プレートの形状について、幅広の板状部材（例えば、鉄板）について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、加熱プレートは他の形状を有するものであってもよい。すなわち、炊飯器等の調理機器に適用される釜状や鍋状等の凹形状を有するものであってもよいし、焼き肉鉄板等に適用される凸形状を有するものであってもよい。また、全体の形状も方形に限定されるものではなく、円形や楕円形等種々の形状を有するものであってもよい。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、加熱コイルから発生する磁界により被加熱体を電磁誘導作用により加熱する誘導加熱装置において、前記被加熱体は、一面側に前記加熱コイル用線材が巻回された前記複数の突出部が設けられるとともに、他面側に第２の被加熱体が載置される板状の熱伝導性部材であり、被加熱体の一面側に突出して設けられた複数の突出部と、該複数の突出部の各々に対して、所定の巻回方向に配線された単一の加熱コイル用線材と、該加熱コイル用線材に、所定の高周波電流を供給する交流電源と、を備えた構成を有しているので、幅広の形状を有する加熱プレートの全域にわたって均一な温度分布により、他面側に載置された食材等に対して均等な加熱を行うことができる。
したがって、本発明に係る誘導加熱装置を、業務用鉄板等の調理器に良好に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る誘導加熱装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る誘導加熱装置の主要部を示す要部構成図である。
【図３】本実施形態に係る誘導加熱装置における誘導加熱作用を示す概念図である。
【図４】本実施形態に係る誘導加熱装置における加熱温度分布を示す概略図である。
【図５】従来の構成における誘導加熱装置を適用した調理器の概略構成図である。
【図６】従来の誘導加熱装置における加熱温度分布を示す概略図である。
【符号の説明】
１０、１０Ａ 加熱プレート（被加熱体）
１１ａａ〜１１ｍｎ 突出部
２０、２０Ａ 加熱コイル
２１ コイル用線材
３０、３０Ａ 交流電源
１００、１００Ａ 誘導加熱装置

Claims (1)

1. 加熱コイルから発生する磁界により被加熱体を電磁誘導作用により加熱する誘導加熱装置において、
   前記被加熱体は、一面側に前記加熱コイル用線材が巻回された前記複数の突出部が設けられるとともに、他面側に第２の被加熱体が載置される板状の熱伝導性部材であり、
   前記被加熱体の一面側に突出して設けられた複数の突出部と、該複数の突出部の各々に対して、所定の巻回方向に配線された単一の加熱コイル用線材と、該加熱コイル用線材に、所定の高周波電流を供給する交流電源と、を備えたことを特徴とする誘導加熱装置。

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