JPH10302953A

JPH10302953A - 誘導加熱装置

Info

Publication number: JPH10302953A
Application number: JP10867797A
Authority: JP
Inventors: Kazutoshi Takimoto; 和利滝本; Takeshi Kakigi; 健史柿木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1997-04-25
Publication date: 1998-11-13

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の誘導加熱装置は、導体のシールドリン
グと内部の電子制御部品との絶縁距離確保のため取付け
構造が複雑になり、商品自体のコストが非常に高くなる
等の問題点が有った。【解決手段】加熱コイル１３の外周部には所定の間隔
をおいて、シールドリング１７が加熱コイル支持台１４
に一体に接着固定されている。このシールドリング１７
は自身は誘導加熱されにくい材質でアルミニウム、銅等
の導電材で形成されている。このシールドリング１７に
より加熱コイル１３が発生する磁束のうち、被加熱物１
６を越えて外部へ漏洩する磁束を低減することができ
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、加熱コイルから発
生する漏洩磁界を打消す磁気シールド手段を備えた誘導
加熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、加熱コイルに高周波電流を流し、
高周波磁界を発生させることにより加熱を行う誘導加熱
装置は、被加熱物以外の周囲へ漏洩磁界が発生してい
る。この漏洩磁界により、至近距離で使用する映像・音
声電気製品などのＡＶ製品にノイズを与える危険性があ
った。また最近では、磁界、特に交番磁界が人体には好
ましくない影響があることを懸念する報告がなされてお
り、社会的にその関心が高まってきている。

【０００３】この電磁界を抑制する一つの方法として、
アルミ等の導電材料でドーナツ状に構成されたシールド
リングを設けることが、特公昭５８−３７６７６号公
報、特公昭６３−３４２８号公報に開示されている。

【０００４】この方法では、加熱コイルで発生する磁界
によりシールドリングに誘導電流が発生する。そして、
レンツの法則により、シールドリングを通過する鎖交磁
束が変化すると、磁束変化を妨げる方向に起電力が生じ
誘導電流が流れる。このシールドリングに発生する誘導
電流による磁界は、加熱コイルから発生する磁界の逆向
きの磁界となり、お互い打ち消しあい漏洩磁界を低減す
るものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のシールドリングを設けた誘導加熱装置、即ち
特公昭５８−３７６７６号公報に開示されたものでは、
新たにシールドリングの取付け構造が必要になり、導体
のシールドリングと内部の電子制御部品との絶縁距離確
保のため取付け構造が複雑になり、商品自体のコストが
非常に高くなる等の問題点が有った。

【０００６】このような問題点を解決する方法が、特公
昭６３−３４２８号公報に開示されているが、トッププ
レート周囲に導体のシールドリングを配置すると、シー
ルドリングそのものは誘導加熱されないが、アルミ等の
導体は熱伝導が良いため、シールドリングが被加熱物の
熱伝達・輻射熱等で熱くなり、使用者がやけどをする等
の不都合がある。尚、通常は誘導加熱装置のトッププレ
ートはセラミック材、本体はプラスチック材が使われて
おり、これらの材料は熱伝導が低く、被加熱物（鉄系の
鍋等）からの熱伝導が少なく、誘導加熱装置本体は熱く
ならない。

【０００７】そこで、本発明は、上記従来の課題を解決
するもので、誘導加熱装置から漏洩する磁界を効果的に
低減し、安価に誘導加熱装置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】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、加熱コイルにて被加熱物
を電磁誘導加熱する誘導加熱装置において加熱コイル支
持台に導電材料からなりドーナツ状に構成するシールド
リングを固着するものである。

【０００９】また、請求項２に記載の発明は、上記シー
ルドリングの外形形状を矩形状とするものである。

【００１０】また、請求項３に記載の発明は、上記被加
熱物を載置するための載置部材にドーナツ状に突出する
突出部を設け、該突出部内に上記シールドリングの少な
くとも一部を収納するものである。

【００１１】また、請求項４に記載の発明は、上記シー
ルドリングを上記加熱コイル支持台の上下に固着するも
のである。

【００１２】また、請求項５に記載の発明は、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る
誘導加熱装置において、上記シールドリングの表面に溝
を設けるものである。

【００１３】また、請求項６に記載の発明は、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る
誘導加熱装置において、上記シールドリングにリッツ線
を用いるものである。

【００１４】また、請求項７に記載の発明は、上記リッ
ツ線を複数ターン巻いてシールドリングとするものであ
る。

【００１５】また、請求項８に記載の発明は、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る
誘導加熱装置において、上記シールドリングを導電材と
絶縁材とを交互に積層して構成するものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】まず、本発明のシールドリングに
よる漏洩磁界の低減原理について詳細に説明する。誘導
加熱装置の加熱コイルを覆うように導電体のシールドリ
ングを配置すると、加熱コイルから外部へ漏洩する磁束
Φは、シールドリングを貫通する。この時、電磁誘導の
法則により、磁束の変化を妨げる方向に、起電力ｅがシ
ールドリングに生じる。ｅ＝−ΔΦ／Δｔ〔Ｖ〕‥‥‥‥（１）この誘導起電力ｅにより、シールドリングには電流が流
れ、磁束が発生する。この磁束の向きは、加熱コイルの
内部から発生する磁束とは逆向きなので、お互い打ち消
しあって磁界を低減する。

【００１７】以下、本発明に係る実施の形態について、
図面を参照しながら説明する。

【００１８】（実施の形態１）図１、図２は本発明の実
施の形態１の誘導加熱装置を示すもので、図１が誘導加
熱装置の断面図で、図２が平面図である。装置本体１１
の上面に非磁性体によって形成されたトッププレート１
２が装着されるとともに、このトッププレート１２の下
方に加熱コイル１３が加熱コイル支持台１４により配設
され、この加熱コイル１３に電源部１５から高周波電流
を流すことにより、トッププレート１２上に載置された
鉄、ステンレス等の鍋等の被加熱物１６が誘導加熱され
る構成となっている。

【００１９】加熱コイル１３の周囲には所定の間隔をお
いて、シールドリング１７が加熱コイル支持台１４に接
着固定されている。このシールドリング１７は自身は誘
導加熱されにくい材質でアルミニウム、銅等の導電材で
形成されている。このシールドリング１７により加熱コ
イル１３が発生する磁束のうち、被加熱物１６を越えて
外部へ漏洩する磁束を上記原理により低減することがで
きる。

【００２０】ここで重要なことは、図１に示すように、
シールドリング１７が加熱コイル支持台１４に一体に接
着して固着される構造としていることで、この構成とす
ることにより、加熱コイル１３を配置するための加熱コ
イル支持台１４により、シールドリング１７を固定する
ことかできる。従って、シールドリング１７を配設する
ための支持台等の別部品が必要なくなり、コスト的にも
安価になるだけでなく、装置を小型化することができ
る。

【００２１】尚、図１では、シールドリング１７と加熱
コイル支持台１４の固定構造として、接着方法を示した
が、図３に示すように、加熱コイル支持台１４にシール
ドリング１７を固定すための「つめ部」を数箇所一体成
形として設けておき、固定する方法でもよい。

【００２２】さらに、図４に示すように、シールドリン
グ１７を加熱コイル支持台１４内部に封入（一体成形）
する方法とすることで、導体であるシールドリング１７
と他の電子部品等の絶縁を行うことができる。

【００２３】（実施の形態２）図５は本発明の実施の形
態２の誘導加熱装置の平面図である。シールドリング１
７の内形形状は加熱コイル１３から所定の間隔をおいた
円形で、外形形状を正方形又は、それに近い略正方形と
したものである。これにより、誘導加熱装置の本体ケー
ス内部全てにシールドリング１７を配設することがで
き、シールドリング１７の抵抗値を小さくできるので、
シールドリング１７に流れる誘導電流を多く流すことが
でき、磁界低減効果が大きくなる。

【００２４】上記のシールドリングの原理から加熱コイ
ルから漏洩する磁束変化が同一ならば、同じ誘導起電力
が発生する。この時にシールドリングに流れる電流はシ
ールドリングの抵抗値が低いほど多くなり、漏洩磁界の
低減効果も大きくなる。

【００２５】実験で円形の外形形状のシールドリングと
正方形の外形形状のシールドリングの磁界低減効果を比
較すると、高周波電流（６０Ｈを２１ｋＨｚで変調）の
ピーク−ピーク８０Ａを加熱コイル２３ターンに流した
場合で、同一材質（銅）、同一内径（約２１０ｍｍ）、
同一厚み（約５ｍｍ）、同一外径（円形の外径＝正方形
の一辺＝約２５０ｍｍ）の装置から約１０ｃｍでの漏洩
磁界の低減効果は正方形の外形形状のシールドリングが
約２０％向上している。

【００２６】（実施の形態３）図６は本発明の実施の形
態３の誘導加熱装置の断面図である。被加熱物１６を載
置するためのトッププレート１２に、断面が凸形状の突
出部１７ａを設け、突出部１７ａ内にシールドリング１
７の一部を収納する。上記の構成とすることで、加熱コ
イル支持台１４にシールドリング１７を配設して、且
つ、シールドリング１７の厚みを大きくしても被加熱物
１６と加熱コイル１３を接近して配設することができ
る。

【００２７】一般的に、誘導加熱は加熱コイル１３と被
加熱物１６の距離が大きくなると加熱効率が下がる。従
って、加熱効率を低下させずにシールドリング１７を加
熱コイル支持台１４配置すると、シールドリング１７の
厚みに制限が発生する。さらに、前述したようにシール
ドリングの抵抗値が小さいほど磁界低減効果は大きく、
同一形状のシールドリングの抵抗値を小さくするには厚
みを増やす方法がある。

【００２８】そこで、図６に示した構成とすることで、
シールドリング１７の厚み大きくすることができるた
め、加熱効率を下げずに、漏洩磁界を低減することがで
きる。実験で同一円形の外形形状のシールドリングの厚
み（５ｍｍと８ｍｍ）による磁界低減効果を比較する
と、高周波電流（６０Ｈを２１ｋＨｚで変調）のピーク
−ピーク８０Ａを加熱コイル２３ターンに流した場合
で、同一材質（銅）、同一内径（約１９１ｍｍ）、同一
外径（約２２５ｍｍ）で装置から約１０ｃｍでの漏洩磁
界の低減効果は厚み８ｍｍのシールドリングが約４５％
向上している。

【００２９】又、トッププレート１２の凸形状内部にシ
ールドリング１７が収納されるため、被加熱物１６から
の幅射熱をトッププレート１２が遮断してシールドリン
グ１７が加熱されることがない。又、導体であるシール
ドリング１７を直接使用者は触れることがなく、使用者
に不安を与えることがない。さらに、トッププレート１
２の凸形状により被加熱物１６がずり落ちたりするのを
防止する効果がある。

【００３０】さらに、シールドリング１７に発生する誘
導起電力は低圧で使用者が触れても支障が無いが、誘導
起電力が発生している導体であるシールドリング１７を
直接触れる事は、使用者にとって感覚的に不安を覚え
る。

【００３１】尚、図６ではトッププレート１２に凸部を
設けた場合について説明したが、トッププレート１２を
装着している本体ケース（図示せず）に凸部を設け、そ
の内部にシールドリング１７を挿入する構成としてもよ
い。

【００３２】（実施の形態４）図７は本発明の実施の形
態４の誘導加熱装置の加熱支持台構造図である。シール
ドリング１７が加熱コイル支持台１４の上下に固着して
固定されている。これにより、２重のシールドリングと
なり漏洩磁界の低減効果は大きいものとなる。

【００３３】（実施の形態５）図８は本発明の実施の形
態５の誘導加熱装置のシールドリングの断面図である。
シールドリング１７の表面に溝１７ａ（凹凸）を設けて
いる。誘導加熱装置は一般に、数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚの
高周波電流を加熱コイル１３に流している。この時シー
ルドリング１７に流れる誘導電流は、加熱コイル１３の
高周波電流と逆向き（磁束を打ち消す向き）であるが、
同じ周波数の誘導電流となる。

【００３４】このような高周波電流では表皮効果により
シールドリング１７の導体内部深くまで電流が浸透して
流れずに、導体表面に電流が多く流れる。この様な表皮
効果現象により、シールドリング１７の厚みをある一定
以上増やしても、シールドリング１７に流れる誘導電流
があまり増えないため、漏洩磁界の低減効果が向上しな
いという問題点があった。

【００３５】そこで、図８に示すように、シールドリン
グ１７の表面に溝１７ａ（凹凸）を設けることで、表面
積を大きくすることができ、シールドリング１７により
多くの電流を流すことができ、漏洩磁界の低減効果は大
きいものとなる。

【００３６】又、シールドリングを細線を撚り合わした
リッツ線を用いる（図示せず）構成とすることで、より
シールドリングの表面積を大きくすることができ、シー
ルドリングにより多くの電流を流すことができ、さらに
漏洩磁界の低減効果は大きいものとなる。

【００３７】（実施の形態６）本発明の実施の形態６の
誘導加熱装置のシールドリングを説明する。本実施の形
態では、シールドリングを細線を撚り合わしたリッツ線
を用いる構成において、リッツ線を複数ターン巻いて構
成したものである。シールドリングに発生する磁界の強
さは、シールドリングの内部を鎖交する磁束による誘導
起電力の大きさによって決まる。

【００３８】磁束発生源の加熱コイルとシールドリング
（閉ループコイル）の関係は、一種のトランスと考えら
れるので、加熱コイルを１次側コイルとし、シールドリ
ングを２次側コイルとすると、ｅ１／ｅ２＝ｎ１／ｎ２‥‥‥（２）ｅ１：磁束発生源（加熱コイル）の電圧ｅ２：シールドリングの誘起電圧ｎ１：磁束発生源（加熱コイル）のループ回数ｎ２：シールドリングのループ回数となり、誘導起電力ｅ２を大きくするためには、シール
ドリングのターン数を増やせばよいことが（２）式より
わかる。

【００３９】このようにシールドリングのターン数を増
やし、誘導起電力を大きくして、逆向きの発生磁界を大
きくし、加熱コイル等の磁束発生源からの磁界を打ち消
し、磁界が外部へ漏洩するのを防ぐことができる。

【００４０】（実施の形態７）図９は本発明の実施の形
態７の誘導加熱装置のシールドリングの断面図である。
図９はシールドリングの厚み方向に導電材１７ｂと絶縁
材１７ｃとを交互に積層してサンドイッチ構造としたも
のである。

【００４１】（実施の形態８）図１０は本発明の実施の
形態７の誘導加熱装置のシールドリングの断面図であ
る。図１０はシールドリングの径方向に導電材１７ｂと
絶縁材１７ｃとを交互に積層してサンドイッチ構造とし
たものである。

【００４２】前述したように、実施の形態７及び８で
は、シールドリングの表面積を多くすることができるた
め、シールドリングにより多くの電流を流すことがで
き、漏洩磁界の低減効果は大きいものとなる。

【００４３】

【発明の効果】本発明の請求項１によれば、シールドリ
ングを特別な支持・取付け構造を必要とせずに、簡易に
シールドリングを取付けることができるので、装置外部
へ磁界漏洩を阻止することができ、映像・音声電気製品
に対してノイズ防止、人体への磁界の影響を防止しつ
つ、機器の小型化、薄型化を容易にでき、機器を安価に
提供できる。また、装置内部にシールドリングを取付け
るもで、使用者のやけどの防止等安心感を与えることが
できる。

【００４４】さらに、請求項２によれば、シールドリン
グの外形形状を矩形状とすることで、誘導加熱装置の本
体ケース内部全てにシールドリングを配設することがで
き、シールドリングの抵抗値を下げることができる。

【００４５】又、請求項３によれば、被加熱物と加熱コ
イルを接近して配設し、且つ、シールドリングの厚みを
大きくすることができるので、シールドリングの抵抗値
を下げることがでる。従って、シールドリングに多くの
誘導電流を流すことができ、さらに漏洩磁界を低減す
る。

【００４６】又、請求項４によれば、２重のシールドリ
ングを配置することができるため、より磁界低減効果を
大きくすることができる。

【００４７】又、請求項５、６、８によれば、シールド
リングの表面積を大きくすることができ、シールドリン
グにより多くの電流を流すことができ、より漏洩磁界の
低減効果を大きくすることができる。

【００４８】さらに、請求項７によれば、シールドリン
グを複数ターン巻いて構成することで、シールドリング
で発生する磁界を大きくすることができ、より漏洩磁界
の低減効果を大きくこることができる。

【００４９】以上のように、本発明によれば誘導加熱装
置から外部へ漏洩する磁界を効率良く低減でき、且つ、
装置の小型化、薄型化を容易にでき、機器を安価に提供
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１を示す誘導加熱装置の断
面図である。

【図２】図１の誘導加熱装置の平面図である。

【図３】本発明の実施の形態１の変形例１を示す誘導加
熱装置のシールドリングの断面図である。

【図４】本発明の実施の形態１の変形例２を示す誘導加
熱装置のシールドリングの断面図である。

【図５】本発明の実施の形態２を示す誘導加熱装置の平
面図である。

【図６】本発明の実施の形態３を示す誘導加熱装置の断
面図である。

【図７】本発明の実施の形態４を示す誘導加熱装置の加
熱支持台の構造図である。

【図８】本発明の実施の形態５を示す誘導加熱装置のシ
ールドリングの断面図である。

【図９】本発明の実施の形態７を示す誘導加熱装置のシ
ールドリングの断面図である。

【図１０】本発明の実施の形態８を示す誘導加熱装置の
シールドリングの断面図である。

【符号の説明】

１１装置本体１２トッププレート１２ａ突出部１３加熱コイル１４加熱コイル支持台１５電源部１６被加熱物１７シールドリング１７ａ溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱コイルにて被加熱物を電磁誘導加熱
する誘導加熱装置において、加熱コイル支持台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固着することを特徴する誘導加熱
装置。
【請求項２】上記シールドリングの外形形状を矩形状
とすることを特徴する請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】上記被加熱物を載置するための載置部材
にドーナツ状に突出する突出部を設け、該突出部内に上
記シールドリングの少なくとも一部を収納することを特
徴する請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】上記シールドリングを上記加熱コイル支
持台の上下に固着することを特徴する請求項１に記載の
誘導加熱装置。
【請求項５】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る誘導加熱装置において、上記シールドリングの表面に溝を設けることを特徴する
誘導加熱装置。
【請求項６】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る誘導加熱装置において、上記シールドリングにリッツ線を用いることを特徴する
誘導加熱装置。
【請求項７】上記リッツ線を複数ターン巻いてシール
ドリングとすることを特徴とする請求項６に記載の誘導
加熱装置。
【請求項８】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る誘導加熱装置において、上記シールドリングを導電材と絶縁材とを交互に積層し
て構成することを特徴とする誘導加熱装置。