JPH10299A - 誘導加熱式アイロン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の誘導加熱式アイロン装置は、ベースの
温度制御が困難で、また熱容量を大きくする必要がある
ためアイロン本体が重いものである。 【解決手段】 感温金属を使用したベース１４を有する
アイロン本体４０と、高周波磁界を発生する加熱コイル
７によってアイロン本体４０に電力を供給するアイロン
台５０を使用する誘導加熱式アイロン装置としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘導加熱式アイロ
ン装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の誘導加熱式アイロン装置は、図１
５に示すような構成となっている。アイロン本体４０
は、鉄等の磁性材料で構成したベース１４を備えてい
る。５０はアイロン台で、アイロン本体４０によるアイ
ロン掛け面にはマット１１を備えている。アイロン台５
０の内部には、加熱コイル５・高周波インバータ１０・
制御手段３０を備えている。加熱コイル５は、高周波イ
ンバータ１０による高周波電流の供給を受けて高周波磁
界を発生している。この高周波磁界がベース１４に鎖交
して、ベース１４が誘導加熱され発熱するものである。
制御手段３０は、マイコン等によって構成しており、高
周波インバータ１０を制御している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の構成の誘導
加熱式アイロン装置は、ベース１４の温度を一定に調整
しにくいという課題を有している。つまりベース１４の
温度は、アイロン台５０から受ける高周波磁界の量によ
って制御されているものである。このため、アイロンが
けをする布の温度や雰囲気温度等によって、ベース１４
の温度が変化するものとなっている。

【０００４】また従来の構成のものは、アイロン本体４
０が重いという課題を有している。つまり、アイロン掛
け時にベース１４の一部が温度の低いアイロン掛け物に
接触した場合に、ベース１４全体の温度が低下しないよ
うにベースを構成する金属の厚さを厚くして熱容量を大
きくしているものである。このためアイロン本体４０は
重くなり、また所定温度に到達するまでの時間が長くな
るものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記従来の構成が有して
いる課題を解決するために、本発明は、感温金属を使用
したベースを有するアイロン本体と、高周波磁界によっ
てアイロン本体に電力を供給するアイロン台を使用する
誘導加熱式アイロン装置としている。

【０００６】

【発明の実施の形態】請求項１に記載した発明は、温度
によって磁性特性が変化する感温金属をベースに使用し
て、アイロン台からベースに高周波磁界を供給して、ベ
ースの感温特性によって温度の検出が早く一定温度に制
御でき、またアイロン本体を軽量に構成できる誘導加熱
式アイロン装置としている。

【０００７】請求項２に記載した発明は、アイロン本体
のベースを、温度によって磁性特性が変化する感温金属
と、アルミ又はアルミ合金あるいは銅又は銅合金等の非
磁性金属とを積層した構成として、特に温度制御が正確
で、また温度分布が均一になる誘導加熱式アイロン装置
としている。

【０００８】請求項３に記載した発明は、アイロンがけ
する布種に応じたキューリー点を有する感温金属を使用
したベースを複数用意して、必要に応じてベースを取り
替えて使用できる構成として、構成の簡単な誘導加熱式
アイロン装置としている。

【０００９】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の誘導加熱式アイロン装置の
第１の実施例について説明する。図１は本実施例の構成
を示すブロック図、図２は同要部の構成を示す断面図で
ある。

【００１０】アイロン本体４０は、温度によって磁性特
性が変化する感温金属をベース１４に使用している。感
温金属は、Ｆｅ_1-X-Y-Ｎｉ_X-Ｃｒ_Y、Ｆｅ_1-xＮｉ_xある
いはＮｉ_1-xＣｕ_xで表現される合金で、この_x、_Yの値に
よって、キューリー点を-20〜600℃程度と広範囲に調整
することができるものである。

【００１１】ベース１４を加熱するアイロン台５０は、
高周波磁界を発生する加熱コイル５と、加熱コイル５に
高周波電流を供給するスイッチング素子４を含む高周波
インバータ１０と、スイッチング素子４のオンオフを制
御する制御手段３０と、ベースの温度を推定する温度推
定手段２０とを備えている。制御手段３０は、温度検知
手段２０の情報に基づいてスイッチング素子４を制御し
ている。

【００１２】高周波インバータ１０は、商用交流電源１
の交流を整流し直流に変換する整流回路２と、整流回路
２の出力から交流成分を取り除くフィルタ３と、このフ
ィルタ３に接続した、加熱コイル５と共に共振回路７を
構成する共振コンデンサ６と、共振回路７に接続した共
振電流を生成するスイッチング素子８とダイオード４と
を備えている。

【００１３】以下本実施例の動作について説明する。図
３（ａ）は、本実施例の感温金属からなるベース１４を
マット１１上に載置した場合に、加熱コイル５から見た
負荷のインダクタンスの温度特性を示している。また図
３（ｂ）は同様に抵抗の温度特性を示しているものであ
る。どちらの場合も感温金属としての特性が明確であ
り、キューリー点Ｔｃを境にインダクタンス或いは抵抗
の値が低下している。つまり、キューリー点Ｔｃが明確
である感温特性を示している。

【００１４】本実施例の温度検知手段２０は、この感温
特性を利用して、ベース１４の温度がキューリー点以上
であるか未満であるかを検知しているものである。制御
手段３０はこの温度検知手段２０の温度情報を利用し
て、スイッチング素子８のオン時間を調整するようにし
ているものである。つまり温度検知手段２０が検知する
温度がキューリー点以下であればオン時間を長くして加
熱電力を大きくし、キューリー点を超えていればオン時
間を短くして加熱電力を小さくするようにしている。

【００１５】この結果制御手段３０は、ベース１４の温
度を早く知ることが出来、従って温度調節が早くできる
ものである。

【００１６】以下温度検知手段２０を具体化した場合に
ついて、個々に説明する。図４は温度検知手段として、
Ｉｃ電流検出器２１を使用した場合の構成を示してい
る。Ｉｃ電流検出器２１は、スイッチング素子８に流れ
るコレクタ電流Ｉｃを検知するカレントトランス２１ａ
等によって構成しており、スイッチング素子８のコレク
タ電流Ｉｃに比例した電圧を出力しているものである。
スイッチング素子８に流れるコレクタ電流Ｉｃと、スイ
ッチング素子８に印加される電圧Ｅと、スイッチング素
子８のオン時間ｔとの間には、式１に示す関係が存在し
ている。

【００１７】 Ｉｃ＝（Ｅ／Ｌ）ｔ （式１） つまり、前記説明の通りベース１４の温度がキューリー
点を越えるとインダクタンスが急激に低下するため、こ
のコレクタ電流Ｉｃは増大する。Ｉｃ電流検出器２１の
動作波形は図５（ｂ）に示しているとおりである。すな
わち、スイッチング素子８のゲート、つまり図４のＡ点
を図５（ａ）のようにオンオフ制御すると、Ｉｃ電流検
出器２１の出力点Ｂの波形は、図５（ｂ）に示すように
変化する。つまりベース１４の温度がキューリー点に到
達する以前のＩｃを示す波形と、到達してから後のＩｃ
を示す波形とは大きく変わるものである。Ｉｃ電流検出
器２１からこのＩｃ電流を示す情報を受けた制御手段３
０は、Ｂ点の波形のピーク値または傾きによってベース
１４の温度がキューリー点に到達したことを認識するも
のである。制御手段３０はこの情報を受けると、スイッ
チング素子８のオン時間を短くして加熱コイル５に印加
する電力を小さくするように制御するものである。

【００１８】尚本実施例では、Ｉｃ電流検出器２１とし
てカレントトランス２１ａを使用しているが、スイッチ
ング素子８のエミッタに直列に挿入した抵抗によってこ
の機能を実現することもできる。

【００１９】以上のように本実施例によれば、制御手段
３０はＩｃ電流器２１の出力を常に検出することによ
り、温度の検出が早く一定温度に保つ制御ができるもの
である。

【００２０】次に、温度検知手段２０として図６に示し
ているようなＶｃｅピークホールド回路２２を使用した
場合について説明する。Ｖｃｅピークホールド回路２２
は、スイッチング素子８のコレクタとエミッタ間の電圧
をレベル変換し、ピーク値を保持するものである。すな
わち、抵抗２２ａ・２２ｂは前記スイッチング素子８の
コレクタとエミッタ間の電圧を５Ｖ程度にレベル変換し
ているものである。またＶｃｅピークホールド回路２２
は、コンデンサ２２ｃとトランジスタ２２ｄと抵抗２２
ｅを備えている。トランジスタ２２ｄのベースとエミッ
タ間の電圧がオン電圧以上になるとコンデンサ２２ｃは
充電され、オフになるとコンデンサ２２ｃと抵抗２２ｅ
によって決まる時定数によってこの電圧を保持するもの
である。従って、Ｖｃｅピークホールド回路２２はピー
ク値を保持する動作をしている。

【００２１】以下本実施例の動作について説明する。ベ
ース１４は図３（ｂ）に示すような感温特性を有してい
る。つまりキューリー点Ｔｃ以下の温度では抵抗が大き
いので、図６の点Ｃに示す共振回路７が蓄えたエネルギ
ーは、図７（ｂ）に示すように早く減衰するものであ
る。またキューリー点Ｔｃ以上の温度では抵抗が小さい
ので、共振回路７が蓄えたエネルギーの減衰は小さくＱ
が高いので、図７（ｂ）に示すようにピーク電圧が高く
なるものである。制御手段３０は、Ｖｃｅピークホール
ド回路２２のこの情報を受けることによって、ベース１
４の温度がキューリー点に到達したかどうかを正確に認
識することができるものである。

【００２２】従って、制御手段３０はＶｃｅピークホー
ルド回路２２の出力を常に検出するとにより、温度の検
出が早く一定温度に保持する制御ができるものである。

【００２３】次に、温度検知手段２０として図８に示し
ているような周波数検出器２３を使用した場合について
説明する。周波数検出器２３は周波数カウンタ等によっ
て構成しており、共振回路７の共振周波数を検出してい
るものである。共振回路７の共振周波数ｆは、周知のよ
うに式２で表現されるものである。

【００２４】 ｆ＝１／２π√（ＬＣ） （式２） この式２中のインダクタンスＬは、ベース１４の感温特
性によって、キューリー点Ｔｃ以下の温度では大きく、
キューリー点Ｔｃ以上の温度では小さく変化するもので
ある。従って周波数検出器２３が検出する共振周波数ｆ
の値は、キューリー点Ｔｃ以下の温度では低く、キュー
リー点Ｔｃ以上の温度では高くなるものである。つまり
図８の点Ｄでの波形は、図９（ａ）・図９（ｂ）に示し
ているようにベース１４の温度がキューリー点以下かキ
ューリー点以上であるかによって変化するものである。

【００２５】次に、温度検知手段２０として図１０に示
しているような入力電流検知器２４を使用した場合につ
いて説明する。入力電流検知器２４は、商用交流電源１
からの入力電流を検知するために、商用交流電源１と整
流回路２との間に接続したカレントトランス２４ａを使
用している。

【００２６】以下本実施例の動作について説明する。ベ
ース１４の感温特性によって、図１０の点Ｅで測定した
スイッチング素子８のＩｃ・Ｖｃは、図１１（ａ）・図
１１（ｂ）に示しているように変化する。つまり、ベー
ス１４がキューリー点以上になると抵抗が小さくなっ
て、スイッチング素子８のオフ期間中に消費できなかっ
た共振回路７に蓄えられたエネルギーはダイオード２５
を通してフィルタ３を構成するコンデンサに回生電流と
して戻される。図１１（ａ）の負の部分がこの回生電流
を表している。この期間中は、図１１（ｂ）に示してい
るようにＥ点の電圧もダイオード４の順方向電圧分だけ
負になっている。高周波スイッチングの一周期間の平均
電流は正の電流と負の電流との差であるため、この期間
での消費電力は小さくなるものである。つまり、入力電
流検知器２４が検知する入力電流はこの期間においては
小さくなるものである。制御手段３０はこの入力電流検
知器２４の情報から、ベース１４がキューリー点に到達
したことを正確に検知することができるものである。

【００２７】また本実施例とした場合には、以下の理由
でアイロン掛け持のベース１４の昇温が非常に早くでき
るものである。図１２はアイロン本体４０を使用して、
アイロン台５０上で衣類４１にアイロン掛けしている状
態を示しているものである。ベース１４の一部が衣類４
１と接触すると、接触部の温度は低下する。ベース１４
は図３に示した感温特性を有しているため、温度が低下
してキューリー点Ｔｃ以下になると、透磁率μは大きく
なる。透磁率μと表皮深さδとの間には、式３に示す関
係が存在している。

【００２８】 δ＝ｋ √（ ρ ／ｆμ ） （式３） つまり、キューリー点Ｔｃ以下の温度になると表皮深さ
δが小さくなる。表皮深さδが小さくなると抵抗Ｒは大
きくなる。従って、一定の渦電流が流れていれば、電力
Ｗは大きくなる。つまり、ベース１４の温度がキューリ
ー点Ｔｃに達するまで素早く昇温されるものである。

【００２９】またベース１４の温度がキューリー点Ｔｃ
を超えて高くなると、逆に透磁率μは小さくなる。この
ため抵抗Ｒは減少して、電力Ｗは小さくなるものであ
る。つまり、ベース１４の温度はキューリー点Ｔｃを保
つようになる。

【００３０】以上のように、ベース１４の一部が衣類４
１に接触すると、この接触部に加熱電力を集中させるこ
とができ、ベース１４は速やかに所定の温度に回復する
ものである。このため、アイロン本体４０は従来の構成
のような熱容量の大きなベースを使用する必要がなく、
軽量で使いやすいアイロン本体４０とできるものであ
る。またこの結果当然、予熱時間を短縮することもでき
るものである。

【００３１】（実施例２）次に本発明の第２の実施例に
ついて説明する。本実施例では、アイロン本体４０のベ
ース１４を複数種類用意した構成としているものであ
る。つまり、アイロンがけする布種ごとに、専用のベー
ス１４を使用するようにしている。例えばアクリル・ポ
リウレタン・ポリプロピレンの場合には、キューリー点
が８５〜１２０℃の感温金属を使用したもの、絹・毛・
ナイロン・ビニロン・キュブラ・アセテート・ポリエス
テル・レーヨン（長繊維）の場合には、キューリー点が
１４０〜１６０℃の感温金属を使用したもの、綿・麻・
ポリノジック・レーヨン（短繊維）の場合には、キュー
リー点が１９０〜２１０℃の感温金属を用いたものを使
用するものである。

【００３２】この構成とすることによって、アイロン掛
けする布の種類に応じたベース温度とする制御が非常に
簡単に出来るものである。

【００３３】（実施例３）続いて本発明の第３の実施例
について説明する。図１３は、本実施例の構成を示す誘
導加熱式アイロン装置の断面図である。本実施例ではア
イロン本体４０のベース１４を、積層した２層構造とし
ているものである。つまりベース１４の下側は、Ｆｅ
_1-X-Y-Ｎｉ_X-Ｃｒ_Y、Ｆｅ_1-xＮｉ_xあるいはＮｉ_1-xＣｕ
_xで表現される感温金属層１４ａとしており、上側はア
ルミ又はアルミ合金あるいは銅又は銅合金等の抵抗率の
小さい非磁性金属層１４ｂとしているものである。

【００３４】以上の構成とすることによって、ベース１
４の感温特性は図１４に示しているようになる。図１４
（ａ）は実施例１で説明したベース１４の感温特性を示
しており、図１４（ｂ）は本実施例のベース１４の感温
特性を示している。つまり、非磁性金属層１４ｂとして
アルミ又はアルミ合金あるいは銅又は銅合金等の抵抗率
の小さい金属を使用した場合には、キューリー点Ｔｃに
到達した場合に、インダクタンスと抵抗の低下量は非常
に大きいものとなる。従って本実施例のベース１４を使
用した場合には、ベース１４の温度の検出がより明確に
できるものである。また、加熱コイル５が発生する高周
波磁界は大部分が感温金属層１４ａと鎖交するものであ
り、電力集中も顕著になるものである。また、感温金属
層１４ａの発熱は、熱伝導率の高い非磁性金属層１４ｂ
によって速やかに全体に熱伝達されるため、ベース１４
の温度分布が均一なものとなる。

【００３５】なお本実施例ではベース１４は感温金属層
１４ａと非磁性金属層１４ｂとを２層に積層するように
しているが、２層に限定する必要は特にないものであ
る。

【００３６】

【発明の効果】請求項１に記載した発明は、温度によっ
て磁性特性が変化する感温金属をベースに使用したアイ
ロン本体と、ベースを加熱するアイロン台とを有し、前
記アイロン台は高周波磁界を発生する加熱コイルと、加
熱コイルに高周波電流を供給するスイッチング素子と、
スイッチング素子のオンオフを制御する制御手段と、ベ
ースの温度を検知する温度検知手段とを備え、前記制御
手段は温度検知手段の情報に基づいてスイッチング素子
を制御する構成として、ベースの感温特性によって温度
の検出が早く一定温度に制御でき、またアイロン本体を
軽量に構成できる誘導加熱式アイロン装置を実現するも
のである。

【００３７】請求項２に記載した発明は、アイロン本体
は、温度によって磁性特性が変化する感温金属と、アル
ミ又はアルミ合金あるいは銅又は銅合金等の非磁性金属
とを積層して構成したベースを有する構成として、特に
温度制御が正確で、また温度分布が均一になる誘導加熱
式アイロン装置を実現するものである。

【００３８】請求項３に記載した発明は、アイロン本体
が、アイロンがけする布種に応じたキューリー点を有す
る感温金属を使用した複数のベースを有する構成とし
て、必要に応じてベースを取り替えて使用できる構成と
して、構成の簡単な誘導加熱式アイロン装置を実現する
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例である誘導加熱式アイロ
ン装置を示すブロック図

【図２】同、誘導加熱式アイロン装置を示す断面図

【図３】（ａ）同、感温金属の感温特性をインダクタン
スの変化によって示す特性図 （ｂ）同、感温金属の感温特性を抵抗の変化によって示
す特性図

【図４】同、温度検知手段としてＩｃ電流検出器を用い
た構成を示すブロック図

【図５】同、Ｉｃ電流検出器の動作を説明する波形図

【図６】同、温度検知手段としてＶｃｅピークホールド
回路を用いた構成示すブロック図

【図７】同、Ｖｃｅピークホールド回路の動作を説明す
る波形図

【図８】同、温度検知手段として周波数検出器を用いた
構成を示すブロック図

【図９】（ａ）同、周波数検出器の動作を説明する波形
図 （ｂ）同、周波数検出器の動作を説明する波形図

【図１０】同、温度検知手段として入力電流検出器を用
いた構成を示すブロック図

【図１１】同、入力電流検出器の動作を説明する波形図

【図１２】同、アイロンベースの電力集中動作を説明す
る説明図

【図１３】本発明の第３の実施例である誘導加熱式アイ
ロン装置に使用しているベースを示す断面図

【図１４】（ａ）同、ベースに感温金属のみを使用した
場合の感温特性を説明する説明図 （ｂ）同、ベースに感温金属と非磁性金属との積層体を
使用した場合の感温特性を説明する説明図

【図１５】従来の誘導加熱式アイロン装置を示すブロッ
ク図

【符号の説明】

５ 加熱コイル ８ スイッチング素子 １４ ベース ２０ 温度検知手段 ３０ 制御手段 ４０ アイロン本体 ５０ アイロン台

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度によって磁性特性が変化する感温金
   属をベースに使用したアイロン本体と、ベースを加熱す
   るアイロン台とを有し、前記アイロン台は高周波磁界を
   発生する加熱コイルと、加熱コイルに高周波電流を供給
   するスイッチング素子と、スイッチング素子のオンオフ
   を制御する制御手段と、ベースの温度を検知する温度検
   知手段とを備え、前記制御手段は温度検知手段の情報に
   基づいてスイッチング素子を制御する誘導加熱式アイロ
   ン装置。
2. 【請求項２】 アイロン本体は、温度によって磁性特性
   が変化する感温金属と、アルミ又はアルミ合金あるいは
   銅又は銅合金等の非磁性金属とを積層して構成したベー
   スを有する請求項１記載の誘導加熱式アイロン装置。
3. 【請求項３】 アイロン本体は、アイロンがけする布種
   に応じたキューリー点を有する感温金属を使用した複数
   のベースを有する請求項１または２に記載した誘導加熱
   式アイロン装置。