JPH06208888A - 電磁誘導加熱器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コイル部を備えた鉄心の少なくとも両端に磁
束拡散部材を接合し、この磁束拡散部材に金属板を接合
して、金属板の広い面積を均一に効率良く加熱する。 【構成】 コイル部３に低周波交流電源たとえば５０Ｈ
ｚまたは６０Ｈｚの商用周波数の交流電源に接続する
と、磁束が鉄心１に発生する。磁束は磁束拡散部材４に
流れてその長さ方向に拡散する。そして拡散した状態で
磁束は金属板５に流れ、これによって金属板５はジュー
ル熱によって加熱される。磁束は拡散した状態で金属板
５に流れるので、金属板は幅方向に均一に効率良く加熱
される。したがって全面加熱が可能になる。交流電源は
単相または３相を使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は低周波電磁誘導加熱器に
関する、さらに詳しくは、広い面積を均一に加熱できる
低周波電磁誘導加熱器に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステーキ、焼き肉、お好み焼き、焼きそ
ば、ホットケーキ、ホットドッグ、ハンバーグなど、加
熱された鉄板の上で調理するものは多い。通常これらの
鉄板加熱にはガスの燃焼、電気抵抗式ヒーターなどが使
用される。しかしガス加熱は、排気ガスと排熱処理が必
要な上、防災上の問題があり、業務用加熱器としては問
題が多く、またガスから熱へのエネルギー変換効率（熱
効率）が２０〜３０％程度と低い問題がある。さらに温
度調整が困難であるという問題もある。また電気抵抗式
ヒーターは、局部加熱となり温度調整が困難であるとい
う問題がある。

【０００３】このような問題を解決するため、本発明者
はすでに特開平２−２９１６９４号公報において、６コ
のコイルを縦型にして鉄板の下に円周上に配置し、デル
タ結線し、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの低周波電源を用い
て電磁誘導加熱する発明を提案している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平２−２９１６９４号公報の発明は、６コのコイルの
内部に該当する鉄板の部分（中心部分）が積極加熱され
るため、鉄板の中央部が加熱され、周辺部は単に伝熱に
よる加熱になり、広い面積を均一に加熱することが困難
であるという問題があった。

【０００５】本発明は前記従来技術の問題を解決するた
め、広い面積を均一に加熱する低周波電磁誘導加熱器を
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】前記目的を達成するた
め、本発明の電磁誘導加熱器は、鉄心の外側に電線を巻
いてコイル部を形成し、前記鉄心の少なくとも両端に磁
束拡散部材を接合し、前記磁束拡散部材に金属板を接合
した電磁誘導加熱器であって、前記電線を低周波交流電
源に接続することにより、前記鉄心と磁束拡散部材およ
び金属板からなる閉磁路に磁束を通過させ、前記金属板
をジュール熱によって加熱させることを特徴とする。

【０００７】前記構成においては、金属板が鉄板である
ことが好ましい。また前記構成においては、鉄心が珪素
鋼板またはアモルファス合金であることが好ましい。

【０００８】また前記構成においては、磁束拡散部材が
珪素鋼板またはアモルファス合金であることが好まし
い。また前記構成においては、金属板内部又は金属板に
密着して、温度コントローラの検知部を設けることが好
ましい。

【０００９】また前記構成においては、金属板の端が略
Ｌ字形に曲げられ、前記曲げられた部分に磁束拡散部材
が接合されていることが好ましい。また前記構成におい
ては、金属板の下部のいずれかの部分に、漏れ磁束吸収
部材を備えることが好ましい。

【００１０】また前記構成においては、磁力吸収部材
が、電気良導体からなる短絡回路部材であることが好ま
しい。また前記構成においては、鉄心と実質的に直交す
る位置に磁束拡散部材を接合することが、広い面積を加
熱できるので好ましい。

【００１１】また前記構成においては、金属板が平坦
状、凹状、容器から選ばれることが好ましい。また前記
構成においては、磁束拡散部材がコイル部を形成する鉄
心の両端と中央部の合計３か所に備えられていると、磁
束が効率良く拡散できので好ましい。

【００１２】また前記構成においては、コイル部が少な
くとも２つに分割されていると、３相電源を用いた場合
は、スコット結線をすることができ、バランス良く電力
を使用できる。

【００１３】また前記構成においては、コイル部の電線
の結線が３相スコット結線であると、１個の共通鉄心を
用いて加熱できるので、装置コストを安価にできる。ま
た前記構成においては、磁束拡散部材が、コイル部を形
成する鉄心の両端と中央部の２か所の合計４か所に備え
られ、かつコイル部が少なくとも３つに分割されている
とともに、コイル部の電線の電源が３相交流電源である
と、３相交流電源をバランス良く使用できる。

【００１４】

【作用】前記本発明の構成によれば、鉄心の外側に電線
を巻いてコイル部を形成し、前記鉄心の両端に磁束拡散
部材を接合し、磁束拡散部材の上に金属板を備え、前記
電線を低周波交流電源に接続することにより、前記鉄心
と磁束拡散部材および金属板からなる閉磁路に磁束を通
過させ、前記金属板にジュール熱による発熱を起こさせ
るという構成を備えているので、広い面積を均一に加熱
できる。すなわち磁力線（磁束）は、コイル部の鉄心内
で発生し、磁束拡散部材でほぼ金属板の幅方向全体に拡
散し、金属板に入ってその全面にわたりジュール熱を発
生させる。それゆえ、金属板全体にわたり広い面積を均
一に加熱することができる。

【００１５】また、鉄心として珪素鋼板、アモルファス
合金薄膜などを使用できるが、装置コストを安価にする
ためには、珪素鋼板が望ましい。また前記構成において
は、磁束拡散部材として珪素鋼板、アモルファス合金薄
膜などを使用できるが、珪素鋼板を用いると装置コスト
を安価にできる。

【００１６】また、金属板内部又は金属板に密着して、
温度コントローラの検知部を設けると、正確な温度制御
ができる。また金属板の端が略Ｌ字形に曲げられ、前記
曲げられた部分に磁束拡散部材が接合されていると漏れ
磁束も少なくなり、また加熱装置の組立てが容易にな
る。

【００１７】また金属板の下部のいずれかの部分に、漏
れ磁束吸収部材を備えると、金属製のナイフ、フォー
ク、調理かえし（ヘラ）などが磁力によって吸引される
ことを防止できる。

【００１８】また、磁力吸収部材が電気良導体からなる
短絡回路部材であると、漏れ磁束を効果的に防止でき
る。また、鉄心と実質的に直交する位置に磁束拡散部材
を接合すると、最も広い面積を加熱できるので好まし
い。

【００１９】また、金属板が平坦状、凹状、容器から選
ばれるという好ましい構成によれば、加熱プレート、加
熱鍋、加熱・保温調理器など様々な調理器に応用でき
る。

【００２０】

【実施例】以下図面を用いて本発明をさらに具体的に説
明する。図１〜図３は本発明の一実施例の電磁誘導加熱
器である。図１は上部の加熱鉄板を一部透明体と仮定し
た場合の組立て斜視図、図２は図１のＡ−Ａ´線の断面
図、図３は同Ｂ−Ｂ´線の断面図である。図１〜図３に
おいて、１は磁束を発生させかつ流通させるための鉄
心、２は低周波交流電流を流すための電線、３は電線２
が巻かれて形成されるコイル部、４は前記鉄心１から供
給される磁束を拡散させるための磁束拡散部材、５はジ
ュール熱によって加熱される金属板、６は鉄心１と磁束
拡散部材４と金属板５を接続するための一例であるボル
トである。なお、電線２は電源線２９につながり、コン
セント３０によって電源に接続する。電源は５０Ｈｚま
たは６０Ｈｚの商用周波数の交流電源を用いることが好
ましい。

【００２１】次に前記構成からなる電磁誘導加熱器の作
用を説明する。 （１）電線２に連続する電源線２９、コンセント３０を
低周波交流電源たとえば５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商用
周波数の交流電源に接続すると、コイル部３に電流が流
れ、磁束が鉄心１に発生する。 （２）磁束は磁束拡散部材４に流れてその長さ方向（Ｂ
−Ｂ’方向）に拡散する。 （３）そして拡散した状態で磁束は金属板５に流れ、こ
れによって金属板の磁束が通過する部分はジュール熱に
よって加熱される。磁束は拡散した状態で金属板に流
れ、金属板は幅方向に均一に効率良く加熱される。 （４）次いで磁束は磁束拡散部材４’に収束されて鉄心
１に還る。 （５）前記閉ループ回路を、接続された電源周波数に応
じて磁束が交互に通過することにより、金属板５は加熱
される。 したがって全面加熱が可能になる。このような加熱板
は、ステーキ、焼き肉、お好み焼き、焼きそば、ホット
ケーキ、ホットドッグ、ハンバーグなどの加熱に有利で
ある。とくに一度に大量の調理を正確な温度で行うこと
が要請される業務用加熱調理器として有利である。

【００２２】前記において、金属板５は鉄板またはステ
ンレス板（たとえばＳＵＳ４１０）などを用いることが
できる。また鉄心１は珪素鋼板またはアモルファス合金
を用いることができる。鉄心の形態は、巻鉄心でもよい
し積層型鉄心でもよい。また磁束拡散部材４は前記鉄心
と同一のものを使用できる。

【００２３】前記実施例においては、金属板５の内部又
は金属板５に密着して、温度コントローラの検知部（図
示せず）を設けることが正確な温度コントロールのため
に好ましい。たとえば白金系温度センサを用いると±１
℃以内の制御も可能である。

【００２４】次に本発明の別の実施例を説明する。図４
は金属板５の端を略Ｌ字形に曲げた例の断面図である。
このような湾曲部８を形成すると、湾曲部８に磁束拡散
部材４を接合することが容易となる。そのうえ、漏れ磁
束が発生しやすい金属板５の端の部分を加熱面から外す
ことができる。これによってナイフ、フォーク、調理か
えし（ヘラ）などが磁力によって吸引されることを解消
できる。

【００２５】図５は本発明のさらに別の実施例の断面図
である。金属板５の下部に漏れ磁束を吸収するための短
絡回路部材９を接続する。短絡回路部材９としては、た
とえば銅，アルミニウムまたはしんちゅうなどの電気良
導体材料を、幅１〜６００ｍｍ、厚さ１〜１０ｍｍ程度
の板材を使用することができる。さらに短絡回路部材９
には、鉄心１の長さ方向（磁束の流れる方向）と直交す
る方向、すなわち図５の短絡回路部材９と金属板５で形
成されるループ回路に短絡電流が流れる。短絡回路部材
９は電気良導体であるから、発熱は少なく、金属板５は
短絡電流が流れることによりジュール熱が発生する。こ
の場合、金属板５は鉄心１で発生した磁束の通過による
ジュール熱と、前記短絡電流が流れることによるジュー
ル熱が複合して発生し、効率の良い発熱を行うことがで
きる。

【００２６】図６は本発明のさらに別の実施例の断面図
である。すなわち、加熱金属板を凹形１０または加熱容
器などに形成した例である。このようにすると、おで
ん、シチュー、カレーなどのような鍋にしたり、あるい
は他の鍋をのせて安定加熱ができる。

【００２７】図７は本発明のさらに別の実施例を示すも
ので、共通鉄心１１に沿った断面図であり、図８は図７
のＣ−Ｃ´線の断面図、図９は図７のＤ−Ｄ´線の断面
図である。図７〜９において、共通鉄心１１の周囲にコ
イル部１２，１３を２つ形成する。そして、磁束拡散部
材１４，１５，１６を、それぞれ共通鉄心１１の両端と
中央部の合計３か所にボルト１８，１９，２０によって
固定する。この様にすると、コイル部１２で発生した磁
束は、主に磁束拡散部材１５、金属板１７、磁束拡散部
材１６で形成される磁路を回り、コイル部１３で発生し
た磁束は、主に磁束拡散部材１４、金属板１７、磁束拡
散部材１５で形成される磁路を回る。したがって、磁束
が効率良く拡散できるので好ましい。また、前記のよう
にコイル部が少なくとも２つに分割されていると、３相
電源を用いた場合は、スコット結線をすることができ、
バランス良く電力を使用でき、装置コストを安価にでき
る。

【００２８】また、図７において、コイル部１２，１３
の上を覆う位置に電気良導体からなる短絡回路部材２１
ａ，２１ｂ（例えば厚さ６ｍｍ、幅１００ｍｍの銅製プ
レート）を固定することにより、漏れ磁束を効率良く吸
収でき、振動音や異音の発生を防止できる。さらに短絡
回路部材２１ａ，２１ｂには、共通鉄心１１の長さ方向
（磁束の流れる方向）と直交する方向、すなわち図９の
短絡回路部材２１ｂと金属板１７で形成されるループ回
路に短絡電流が流れる。短絡回路部材２１ａ，２１ｂは
電気良導体であるから、発熱は少なく、金属板１７は短
絡電流が流れることによりジュール熱が発生する。この
場合、金属板１７は共通鉄心で発生した磁束の通過によ
るジュール熱と、前記短絡電流が流れることによるジュ
ール熱が複合して発生し、効率の良い発熱を行うことが
できる。

【００２９】なお、金属板１７が加熱されているとき
は、短絡回路部材２１ａ，２１ｂは伝導熱による放熱が
あるので、保温などを行うことが好ましい。次に図１０
は、３相電源を用いてスコット結線をしたときの裏面図
であり、図１１はそのときの結線図である。すなわちコ
イル部１２をＭ座とし、電源２２からＵ相の電線を巻き
始める。図１１の黒丸はコイル部の巻き始めを示す。ま
たコイル部１３をＴ座とし、電源２２からＶ相の電線を
巻き始める。そしてＴ座から巻き終りの電線を出してＭ
座のコイル部の中間部に結線する。Ｍ座の巻き終りの電
線は、電源２２のＷ相につなげる。これによってスコッ
ト結線を完成できる。

【００３０】図１２は本発明のさらに別の実施例を示す
もので、共通鉄心２３に沿った断面図であり、図１３は
図１２のＥ−Ｅ´線の断面図、図１４は図１２のＦ−Ｆ
´線の断面図である。図１２〜１４において、共通鉄心
２３の周囲にコイル部２４ａ，２４ｂ，２４ｃを３つ形
成する。そして、磁束拡散部材２５ａ，２５ｂ，２５
ｃ，２５ｄを、それぞれ共通鉄心２３の両端と中央部２
か所の合計４か所にボルト２７ａ〜２７ｄによって固定
する。この様にすると、コイル部２４ａで発生した磁束
は、主に磁束拡散部材２５ａ，金属板２６、磁束拡散部
材２５ｂで形成される磁路を回り、コイル部２４ｂで発
生した磁束は、主に磁束拡散部材２５ｂ、金属板２６、
磁束拡散部材２５ｃで形成される磁路を回り、コイル部
２４ｃで発生した磁束は、主に磁束拡散部材２５ｃ、金
属板２６、磁束拡散部材２５ｄで形成される磁路を回
る。したがって、磁束が効率良く拡散できるので好まし
い。また、前記のようにコイル部が少なくとも３つに分
割されていると、３相電源を用いた場合は、周知のデル
タまたはスター結線をすることができ、バランス良く電
力を使用でき、装置コストを安価にできる。

【００３１】また、図１２，図１４において、コイル部
２４ａ〜ｃの上を覆う位置に電気良導体からなる短絡回
路部材２８ａ〜ｃ（例えば厚さ６ｍｍ、幅１００ｍｍの
銅製プレート）をそれぞれ固定することにより、漏れ磁
束を効率良く吸収でき、振動音や異音の発生を防止でき
る。さらに短絡回路部材２８ａ〜ｃには、共通鉄心２３
の長さ方向（磁束の流れる方向）と直交する方向、すな
わち図１４の短絡回路部材２８ｂと金属板２６で形成さ
れるループ回路に短絡電流が流れる。短絡回路部材は電
気良導体であるから、発熱は少なく、金属板は短絡電流
が流れることによりジュール熱が発生する。この場合、
金属板は共通鉄心で発生した磁束の通過によるジュール
熱と、前記短絡電流が流れることによるジュール熱が複
合して発生し、効率の良い発熱を行うことができる。

【００３２】次に図１５は、図２に対応する実施例の温
度制御の概略図である。金属板５のほぼ中央部に孔３１
を開け、この内部に熱電対３２を挿入し、熱電対３２か
らの温度検出線３３を温度コントローラ（ＴＣ）３４に
接続する。温度コントローラ３４からの信号線をマグネ
ットスイッチ３５に接続するとともにコイル部からの電
源線２９もマグネットスイッチ３５に接続し、金属板５
が一定の設定温度以上になったときは電源３６との接続
を切り、コイル部への通電をオフにする。金属板５が一
定の設定温度以下のときは、電源３６との接続をオンに
しコイル部に通電する。

【００３３】次に具体的実施例を詳細に説明する。 実施例１ 厚さ０．３５ｍｍの珪素鋼板を巻き、熱硬化性ポリイミ
ド系接着剤を含浸させ、熱処理して巻き鉄心を製作し
た。次いで図１〜３に示すように加熱器を組み上げた。
上部の鉄板は８ｍｍの厚さで幅４００ｍｍ、長さ６００
ｍｍのものを用いた。電線２に単相、６０Ｈｚ、２ｋｗ
の電力を供給したところ、数分で１８０〜２００℃に昇
温できた。もちろん鉄板は均一加熱されていた。この加
熱プレートを用いてお好み焼きを焼いたところ、均一に
焼きあげることができた。加熱プレートに接触させて温
度検出器を設け、温度制御したところ、温度は２００℃
±２℃にコントロールできた。またステーキを焼いたと
ころ、同様に好ましく調理することができた。

【００３４】実施例２ 厚さ０．３５ｍｍの珪素鋼板を巻き、熱硬化性ポリイミ
ド系接着剤を含浸させ、熱処理して巻き鉄心を製作し
た。次いで図７〜１０に示すように加熱器を組み上げ
た。上部の鉄板は１６ｍｍの厚さのものを用いた。この
鉄板の幅は３６０ｍｍ、長さ５４０ｍｍであった。電源
２２として、３相、６０Ｈｚ、２００Ｖ、１３．１Ａ、
２．８６ｋｗの電力を供給したところ、数分で１８０〜
２００℃に昇温できた。もちろん鉄板は均一加熱されて
いた。この加熱プレートを用いてお好み焼きを焼いたと
ころ、均一に焼きあげることができた。加熱プレートに
接触させて温度検出器を設け、温度制御したところ、温
度は１８０℃±２℃にコントロールできた。またステー
キを焼いたところ、同様に好ましく調理することができ
た。前記において、Ｕ相は１３．６４Ａ（入力電流不平
衡率：１０９．６％）、Ｖ相は１１．４１Ａ（同：９
１．７％）、Ｗ相は１２．２７Ａ（同：９８．６％）で
あり、実用的に十分なバランスを持つスコット結線の加
熱プレートが得られた。

【００３５】

【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、コイ
ル部を備えた鉄心の少なくとも両端に磁束拡散部材を接
合し、この磁束拡散部材に金属板を接合したことによ
り、広い面積を均一に効率良く加熱できる。すなわち磁
力線（磁束）は、コイル部の鉄心内で発生し、磁束拡散
部材でほぼ金属板の幅方向全体に拡散し、金属板に入っ
てその全面にわたりジュール熱を発生させるので、金属
板全体にわたり広い面積を均一に加熱することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電磁誘導加熱器の組立て斜
視図。

【図２】図１のＡ−Ａ´線の断面図。

【図３】図１のＢ−Ｂ´線の断面図。

【図４】本発明の別の実施例の電磁誘導加熱器であり、
金属板の端を略Ｌ字形に曲げた例を示す断面図。

【図５】本発明の別の実施例の電磁誘導加熱器であり、
金属板の下部に漏れ磁束を吸収するための短絡回路部材
の接続を示す断面図。

【図６】本発明の別の実施例の電磁誘導加熱器であり、
加熱金属板を凹形または加熱容器に形成した例を示す断
面図。

【図７】本発明のさらに別の実施例の電磁誘導加熱器で
あり、コイル部を２個有する加熱器の断面図。

【図８】図７のＣ−Ｃ´線の断面図。

【図９】図７のＤ−Ｄ´線の断面図。

【図１０】本発明のさらに別の実施例の電磁誘導加熱器
であり、３相電源を用いてスコット結線をしたときの裏
面図。

【図１１】同図１０の結線図。

【図１２】本発明のさらに別の実施例の電磁誘導加熱器
であり、コイル部を３個有する加熱器の断面図。

【図１３】図１２のＥ−Ｅ´線の断面図。

【図１４】図１２のＦ−Ｆ´線の断面図。

【図１５】図２に対応する実施例の温度制御の概略図で
ある。

【符号の説明】

１ 鉄心 ２ 電線 ３ コイル部 ４，４’ 磁束拡散部材 ５ 加熱金属板 ６，６’ ボルト ７ 絶縁シート ８ Ｌ字湾曲部 ９ 漏れ磁束吸収短絡回路部材 １０ 加熱容器 １１，２３ 共通鉄心 １２，１３，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ コイル部 １４，１５，１６，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ
磁束拡散部材 １７，２６ 金属板 １８，１９，２０，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ
ボルト ２１ａ，２１ｂ，２８ａ，２８ｂ，２８ｃ 漏れ磁束吸
収短絡回路部材 ２２ 電源 ３１ 孔 ３２ 熱電対 ３３ 温度検出線 ３４ 温度コントローラ（ＴＣ） ３５ マグネットスイッチ ３６ 電源

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄心の外側に電線を巻いてコイル部を形
   成し、前記鉄心の少なくとも両端に磁束拡散部材を接合
   し、前記磁束拡散部材に金属板を接合した電磁誘導加熱
   器であって、前記電線を低周波交流電源に接続すること
   により、前記鉄心と磁束拡散部材および金属板からなる
   閉磁路に磁束を通過させ、前記金属板をジュール熱によ
   って加熱させることを特徴とする電磁誘導加熱器。
2. 【請求項２】 金属板が鉄板またはステンレス板である
   請求項１に記載の電磁誘導加熱器。
3. 【請求項３】 鉄心及び磁束拡散部材が珪素鋼板または
   アモルファス合金である請求項１に記載の電磁誘導加熱
   器。
4. 【請求項４】 金属板内部又は金属板に密着して、温度
   コントローラの検知部を設けた請求項１に記載の電磁誘
   導加熱器。
5. 【請求項５】 金属板の端が略Ｌ字形に曲げられ、前記
   曲げられた部分に磁束拡散部材が接合されている請求項
   １に記載の電磁誘導加熱器。
6. 【請求項６】 金属板の下部のいずれかの部分に、漏れ
   磁束吸収部材を備えた請求項１に記載の電磁誘導加熱
   器。
7. 【請求項７】 磁力吸収部材が、電気良導体からなる短
   絡回路部材である請求項６に記載の電磁誘導加熱器。
8. 【請求項８】 鉄心と実質的に直交する位置に磁束拡散
   部材を接合した請求項１に記載の電磁誘導加熱器。
9. 【請求項９】 金属板が、平坦状、凹状、容器から選ば
   れる請求項１に記載の電磁誘導加熱器。
10. 【請求項１０】 磁束拡散部材が、コイル部を形成する
    鉄心の両端と中央部の合計３か所に備えられた請求項１
    に記載の電磁誘導加熱器。
11. 【請求項１１】 コイル部が少なくとも２つに分割され
    ている請求項１０に記載の電磁誘導加熱器。
12. 【請求項１２】 コイル部の電線の結線が、３相スコッ
    ト結線である請求項１１に記載の電磁誘導加熱器。
13. 【請求項１３】 磁束拡散部材が、コイル部を形成する
    鉄心の両端と中央部の２か所の合計４か所に備えられ、
    かつコイル部が少なくとも３つに分割されているととも
    に、コイル部の電線の電源が３相交流電源である請求項
    １に記載の電磁誘導加熱器。