JP7314024B2 - 電磁誘導加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、被加熱物に対し所望の電力を効率良く供給して誘導加熱を行う電磁誘導加熱装置に関するものである。

電磁誘導加熱装置は、加熱コイルに高周波電流を流し、加熱コイルに近接して配置された金属製の被加熱物に渦電流を発生させ、被加熱物自体の電気抵抗により発熱させるものである。

電磁誘導加熱装置に使用される加熱コイルの従来例として、特許文献１に開示される誘導加熱コイルがある。この特許文献の加熱コイルは、同文献の図５等に示されるように、屈曲した波型の加熱コイルを複数連接させることにより、被加熱物の表面を均一に加熱するものである。

特許第５８６５８５７号公報

特許文献１では、被加熱物の表面を均一に加熱することができるが、加熱コイルを波型に形成するために、複数個所の屈曲した部分を設けなければならず、コイル構造が複雑となるという問題があった。

本発明の目的は、上記の課題に対処することであり、比較的簡単な加熱コイル構造で被加熱物に対して所望の電力を効率良く供給できる電磁誘導加熱装置を提供することである。

上記課題を達成するために、本発明の電磁誘導加熱装置は、被加熱物を載置する耐熱性のトッププレートと、該トッププレートの下方に配置され、前記被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、該加熱コイルに高周波電力を供給する高周波電源と、を備え、前記加熱コイルは、つづら折形状の第一加熱コイルと、つづら折形状の第二加熱コイルを、交差するように上下に重ねて配置し、前記第一加熱コイルと前記第二加熱コイルを電気的に絶縁したものであり、前記第一加熱コイルは、前記トッププレートの縦方向を向いた複数の直線部が略平行に配置された、つづら折形状であり、前記第二加熱コイルは、前記トッププレートの横方向を向いた複数の直線部が略平行に配置された、つづら折形状であり、前記第一加熱コイルの各直線部と前記第二加熱コイルの各直線部が略直交するものとした。

本発明によれば、比較的簡単な加熱コイル構造で被加熱物対して所望の電力を効率良く供給することができる。

実施例１の電磁誘導加熱装置をシステムキッチンに収納した斜視図。 実施例１の加熱コイルの構成図 実施例１の加熱コイルとトッププレートを含む断面図 実施例１の加熱コイルの電流波形 図３の時刻ｔ１～ｔ２における加熱コイルの動作説明図 図３の時刻ｔ２～ｔ３における加熱コイルの動作説明図 図３の時刻ｔ３～ｔ４における加熱コイルの動作説明図 図３の時刻ｔ４～ｔ５における加熱コイルの動作説明図 実施例１の加熱コイルの他の動作説明図 実施例２の電磁誘導加熱装置をシステムキッチンに収納した斜視図 実施例２の加熱コイルの構成図

以下、本発明の実施例について、図面を用いながら説明する。なお、各図において、符号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示しており、適宜重複説明を省略している。

図１は、本発明の実施例１に係る電磁誘導加熱装置１をシステムキッチン１００に収納した斜視図である。ここに示すように、電磁誘導加熱装置１は、システムキッチン１００に収納可能なビルトイン型の装置である。なお、ここでは、ビルトイン型の装置を例示しているが、本発明に係る電磁誘導加熱装置１は据置型の装置であっても良い。

また、本実施例の電磁誘導加熱装置１では、金属筐体の上部に耐熱ガラス製のトッププレート１０を設置し、トッププレート１０の下方に配置した加熱コイルに高周波電流を供給することで、トッププレート１０の上面に載置した金属鍋等の被加熱物を誘導加熱するものであるが、以下ではこのような誘導加熱の実現に必要な周知構成については、詳細説明を省略する。

図１に示すように、トッププレート１０の中央付近には、被加熱物の載置箇所である載置部１０ａ～１０ｃが表示されており、トッププレート１０の手前側には、上面表示部１１と、上面操作部１２が配置されている。載置部１０ａ～１０ｃの下方には、後述する加熱コイルが配置されており、加熱コイルに高周波電流を供給することで、載置部１０ａ～１０ｃに載置した金属製の被加熱物を誘導加熱することができるようになっている。

また、電磁誘導加熱装置１の前面左側には、魚やピザを焼くオーブン１３を搭載しており、オーブン１３の隣にはカンガルーポケット式のオーブン操作部１４を備えている。オーブン操作部１４の後方には、後述する高周波電源が内蔵されており、高周波電源等の回路を冷却した空気はトッププレート後方にある排気口１５から本体外に排出される。また、オーブン庫内で発生した臭いや油煙も後述する触媒を通過した後、排気口１５から本体外に排出される。

図２Ａ、図２Ｂは、トッププレート１０の載置部１０ａの下方に設置される加熱コイルの構成図である。なお、載置部１０ｂ、１０ｃの下方にも同等の構成の加熱コイルが設置されているが、重複説明は省略する。

図２Ａにおいて、高周波電源２１、２２は、高周波の交流電力を出力する電源である。高周波電源２１には、実線で示すつづら折形状の加熱コイルＡが接続されており、高周波電源２２には、破線で示すつづら折形状の加熱コイルＢが接続されている。ここで、加熱コイルＡと加熱コイルＢは、上面視したときに交差するように上下に重ねて配置されている。より具体的には、加熱コイルＡは、トッププレート１０の縦方向（垂直方向）を向いた複数の直線部が略平行に配置された、つづら折の形状を有しており、加熱コイルＢは、トッププレート１０の横方向（水平方向）を向いた複数の直線部が略平行に配置された、つづら折の形状を有している。なお、以下では、加熱コイルＡと加熱コイルＢを上下に重ねることで形成される、略四角形の升状部を磁力発生部位Ｓと称し、特にｎ行ｍ列（ｎ、ｍは正数）の位置にある磁力発生部位ＳをＳ_ｎｍのように称する。

図２Ｂは、加熱コイルＡ、加熱コイルＢ、および、トッププレート１０の断面を示す。ここに示すように、加熱コイルＡ、Ｂは、トッププレート１０の載置部１０ａの下方に、上下に重ねて配置されており、各々は電気的に絶縁されている。また、加熱コイルＡ、Ｂの下方には、フェライト等の磁性体２３が配置されており、加熱コイルＡ、Ｂの下面に対する漏れ磁界を抑制すると共に加熱コイルＡとＢの上面方向、即ち被加熱物である鍋へ磁束を誘導する。

次に、図３と図４Ａ～図４Ｄを用いて、本実施例の加熱コイルの動作を説明する。

図３は、加熱コイルＡと加熱コイルＢの電流波形である。本実施例では、高周波電源２１から供給する加熱コイルＡの電流ｉ_Ａと、高周波電源２２から供給する加熱コイルＢの電流ｉ_Ｂに位相差Φを設けている。なお、図３では、加熱コイルＡの電流ｉ_Ａに対して、位相差Φ＝π／２だけ進んだ加熱コイルＢの電流ｉ_Ｂを例示しているが、位相差Φはこの例に限定されず、例えば、位相差Φ＝３π／２としても良い。

図４Ａから図４Ｄは、図３の時刻ｔ１からｔ５における加熱コイルＡとＢに流れる電流の向きと、磁界が強め合う磁力発生部位Ｓを示している。「×」で示す部位は加熱コイルＡとＢの電流が右回りに流れるため紙面の手前から奥に向かって磁界を強め合う。一方、「・」で示す部位は加熱コイルＡとＢの電流が左周りに流れるため紙面の奥から手前に向かって磁界を強め合う。これに対し、「×」や「・」が無い部位は、磁界は発生しているが、加熱コイルＡとＢに流れる電流による磁界の強め合いはない。トッププレート１０の載置部１０ａに載置された被加熱物には、図４Ａから図４Ｄに示すコイル電流とは逆向きの渦電流が流れ、磁界が強め合う「×」や「・」で示す部位の近傍により多くの渦電流が流れ、被加熱物の表皮抵抗と渦電流によって発熱する。

図４Ａに示す時刻ｔ１からｔ２の期間では、磁力発生部位Ｓ_２２、Ｓ_２４、Ｓ_３３、Ｓ_３５、Ｓ_４２、Ｓ_４４、Ｓ_５３の近傍の発熱が大きく、図４Ｂに示す時刻ｔ２からｔ３の期間は、磁力発生部位Ｓ_１２、Ｓ_１４、Ｓ_２１、Ｓ_２３、Ｓ_３２、Ｓ_３４、Ｓ_４１、Ｓ_４３の近傍の発熱が大きくなる。また、図４Ｃに示す時刻ｔ３からｔ４の期間では、磁力発生部位Ｓ_２２、Ｓ_２４、Ｓ_３３、Ｓ_３５、Ｓ_４２、Ｓ_４４、Ｓ_５３の近傍の発熱が大きく、図４Ｄに示す時刻ｔ４からｔ５の期間は、磁力発生部位Ｓ_１２、Ｓ_１４、Ｓ_２１、Ｓ_２３、Ｓ_３２、Ｓ_３４、Ｓ_４１、Ｓ_４３の近傍の発熱が大きくなる。

このように、簡易な構成の加熱コイルＡと加熱コイルＢに流れる電流に位相差Φを設けることにより、複数の磁力発生部位Ｓにて均等に磁界を強め合うことができるため、環状の加熱コイルの直上が集中加熱されるという加熱不均衡のあった従来の電磁誘導加熱装置に比べ、被加熱物を均一に加熱することが可能となる。また、加熱コイルＡとＢの電流値を制御することによって磁界の強さを調整できるため、火力制御が可能となる。

ここで、図５では、加熱コイルＡに電流を流し、加熱コイルＢの電流をゼロにした場合の状態を示している。この場合、加熱コイルＡによる磁界のみとなるため、磁力発生部位Ｓ_２２、Ｓ_２４、Ｓ_４３付近を中心として被加熱物には渦電流が流れる。なお、磁力発生部位Ｓ_１２、Ｓ_３３等には、磁力発生部位Ｓ_２２、Ｓ_２４、Ｓ_４３よりも小さい「×」や「・」を示しているが、これらは相対的に弱い磁界が生じていることを示している。

図５のように、加熱コイルＡとＢに流れる電流の大きさを変えることにより、磁力が強くなる部位の位置を変えることも可能である。
以上で説明した本実施例の電磁誘導加熱装置によれば、比較的簡単な加熱コイル構造で被加熱物対して所望の電力を効率良く供給することができる。

次に、図６、図７を用いて、本発明の実施例２に係る電磁誘導加熱装置１を説明する。なお、実施例１との共通点は重複説明を省略する。

図６は、本実施例の電磁誘導加熱装置１をシステムキッチン１００に組み込んだ状態を示す斜視図である。実施例１では、所定の載置部１０ａ～１０ｃに載置した被加熱物を誘導加熱できるように、載置部１０ａ～１０ｃの下方に加熱コイルＡ、Ｂを配置したが、本実施例の電磁誘導加熱装置１では、トッププレート１０の任意の箇所に載置した被加熱物を誘導加熱できるように、トッププレート１０の下方全面に、図７に示す加熱コイルを配置した。

図７は、本実施例の電磁誘導加熱装置１の加熱コイルの構成図である。図７において、実線で示す、つづら折の加熱コイルＡ_１から加熱コイルＡ_４は、直線部が縦方向（垂直方向）に配置され、破線で示す、つづら折の加熱コイルＢ_１と加熱コイルＢ_２は、直線部が横方向（水平方向）に配置されている。本実施例でも、実施例１と同様に、加熱コイルＢ_１とＢ_２には加熱コイルＡ_１からＡ_４が交差されて上下に配置されており、各加熱コイルは独立して駆動させることができるようになっている。従って、被加熱物が載置された位置に応じて、通電する加熱コイルの組み合わせを適切に選択することで、任意の位置だけを加熱することができる。

例えば、加熱コイルＡ_１と加熱コイルＢ_１だけを駆動するときには、トッププレート１０の左上に載置された被加熱物を加熱することができ、また、加熱コイルＡ_４と加熱コイルＢ_２だけを駆動するときには、トッププレート１０の右下に載置された被加熱物を加熱することができる。

このように、本実施例の電磁誘導加熱装置によれば、高周波電流を供給する加熱コイルを適切に組み合わせることで、任意の位置に載置した被加熱物に対し、所望の電力を効率良く供給することができる。

Ａ、Ｂ 加熱コイル
Ｓ 磁力発生部位
１００ システムキッチン
１ 電磁誘導加熱装置
１０ トッププレート
１１ 上面表示部
１２ 上面操作部
１３ オーブン
１４ オーブン操作部
１５ 排気口
２１、２２ 高周波電源
２３ 磁性体

Claims (4)

1. 被加熱物を載置する耐熱性のトッププレートと、
   該トッププレートの下方に配置され、前記被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、
   該加熱コイルに高周波電力を供給する高周波電源と、
   を備えた電磁誘導加熱装置であって、
   前記加熱コイルは、つづら折形状の第一加熱コイルと、つづら折形状の第二加熱コイルを、交差するように上下に重ねて配置し、前記第一加熱コイルと前記第二加熱コイルを電気的に絶縁したものであり、
   前記第一加熱コイルは、前記トッププレートの縦方向を向いた複数の直線部が略平行に配置された、つづら折形状であり、
   前記第二加熱コイルは、前記トッププレートの横方向を向いた複数の直線部が略平行に配置された、つづら折形状であり、
   前記第一加熱コイルの各直線部と前記第二加熱コイルの各直線部が略直交することを特徴とする電磁誘導加熱装置。
2. 請求項１に記載の電磁誘導加熱装置において、
   前記高周波電源は、
   前記第一加熱コイルに高周波電力を供給する第一高周波電源と、
   前記第二加熱コイルに高周波電力を供給する第二高周波電源と、からなり、
   前記第一加熱コイルに供給される第一電流と前記第二加熱コイルに供給される第二電流に位相差を設けたことを特徴とする電磁誘導加熱装置。
3. 請求項２に記載の電磁誘導加熱装置において、
   前記位相差は、π／２、または、３π／２であることを特徴とする電磁誘導加熱装置。
4. 請求項１に記載の電磁誘導加熱装置において、
   前記第一加熱コイルは独立して駆動可能な複数の加熱コイルで構成され、
   前記第二加熱コイルは独立して駆動可能な複数の加熱コイルで構成され、
   前記トッププレート上での前記被加熱物の載置位置に応じて、前記第一加熱コイルを構成する複数の加熱コイルと前記第二加熱コイルを構成する複数の加熱コイルの組み合わせを選択し、選択した組み合わせの加熱コイルだけを駆動することを特徴とする電磁誘導加熱装置。

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