KR100919728B1 - 유도가열장치 - Google Patents

Abstract

유도가열장치에 있어서, 알루미늄 등의 높은 전기전도율과 낮은 투자율을 가진 재질의 피가열물에 대한 부력을 저감하기 위해서, 가열코일과 피가열물의 사이에 전기도체를 설치하고, 가열코일의 등가직렬저항을 증가시킨다. 이에 따라 소망의 가열출력을 얻는 데에 필요한 가열코일의 전류가 감소하여, 피가열물의 부력을 저감시킬 수 있다. 또한 전기도체를 2분할하여 틈새를 형성하여 원호형상으로 배치하고, 플레이트 아랫면에 밀착시킴으로써 전기도체의 온도상승을 억제할 수 있다. 또한 전기도체의 열을 피가열물에 전도시켜 방열하고, 전기도체가 발열하여도 가열코일 등에 손상을 주지 않도록 한다. 전기도체의 온도를 검출하는 전기도체 온도센서를 설치하여, 검출온도가 소정 온도가 되면, 구동회로의 가열출력을 저감함으로써, 전기도체의 발열을 저감하여, 가열코일 등에 열에 의한 손상을 주지 않도록 한다.

Description

유도가열장치{INDUCTION HEATING DEVICE}

본 발명은, 일반가정이나 사무실, 레스토랑, 공장 등에서 사용되는 유도가열장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 알루미늄이나 구리 등의 낮은 투자율 또한 높은 전기전도율의 재료로 된 피가열물을 가열하는 유도가열조리기, 유도가열식 온수기, 유도가열식 다리미, 기타 유도가열식 가열장치에 관한 것이다.

종래의 일반적인 유도가열장치인, 예컨대 유도가열조리기를 도 20에서 도 22를 참조하여 설명한다.

도 20은 종래의 유도가열조리기의 단면도이다. 도면에서, 냄비 내지 냄비에 가까운 형상을 한 피가열물(1)이, 가열코일(2)을 가진 유도가열부(3)의 위쪽에 설치된 플레이트(4) 위에 놓여져 있다. 플레이트(4)는 예컨대 두께 4mm의 세라믹재 등의 절연판이고, 하우징(10)의 상부를 커버하고 있다. 가열코일(2)은 인버터를 가진 구동회로(5)로부터 고주파전류가 공급되어 고주파자계를 발생하여, 피가열물 (1)에 고주파자계를 공급한다. 가열코일(2)의 아래쪽에는, 페라이트 등의 높은 투자율의 자성재로 만들어진 복수의 자성부재(6)가 설치되어 있으며, 가열코일(2)로부터 발생하는 고주파자계를 피가열물(1)의 방향을 향하게 하여 효율의 개선을 도모하고 있다. 플레이트(4)의 아랫면에는, 카본 등의 도전성 도포막(7)이 인쇄 등에 의해 형성되어 있다. 도전성 도포막(7)은 콘덴서(8)를 거쳐 어스 또는 정류기(도시생략)의 입력부 또는 출력부에 접속되어 있다.

가열코일(2)에 고주파전류를 흐르게 하면, 가열코일(2)의 주위에 고주파자계가 발생하여, 피가열물(1)의 바닥부에 전자유도에 의한 와전류가 발생하여 피가열물(1)이 가열된다. 도전성 도포막(7)의 정전 실드 작용에 의해, 가열코일(2)에 발생하는 고주파고전압과 부유용량에 의해 가열코일(2)로부터 어스로 누설하는 누설전류가 억제된다.

상기의 종래의 유도가열조리기에서는, 피가열물(1)의 바닥부에 유기되는 전류와 가열코일(2)의 전류의 상호작용으로, 피가열물(1)의 바닥부에 가열코일(2)로부터 점점 멀어질려고 하는 반발력이 생긴다. 피가열물(1)이 철 등의 저항율이 어느 정도 큰 높은 투자율재료로 만들어져 있는 경우에는, 원하는 가열출력을 얻기 위해서 필요한 전류치가 적어도 되기 때문에 이 반발력은 비교적 작다. 또한 철 등으로는 피가열물(1) 내를 흐르는 자속에 의해서 자기적 인력이 작용하여, 피가열물(1)이 떠오르거나 어긋나거나 할 우려는 없다.

피가열물(1)이 알루미늄이나 구리 등의 낮은 투자율이고 또한 높은 전기전도율의 재료로 만들어져 있는 경우에는, 원하는 가열출력을 얻기 위해서 가열코일(2)에 흐르는 전류를 크게 하여 피가열물(1)에 큰 전류를 유기시킬 필요가 있다. 그 결과 반발력이 커진다. 또한, 알루미늄의 피가열물(1)에는 철 등의 높은 투자율재료인 경우와 같은 자기적 인력이 작용하지 않기 때문에, 가열코일(2)의 자계와 유기전류의 자계의 작용에 의해 피가열물(1)을 가열코일(2)로부터 멀어지게 하는 방향으로 큰 힘이 작용한다. 이 힘은 피가열물(1)에 부력으로서 작용한다. 피가열물(1)의 중량이 가벼운 경우에는, 피가열물(1)이 이러한 부력에 의해 플레이트(4)의 재치면으로부터 떠올라서 이동할 우려가 있다.

도 21의 (a)는 가열코일(2)에 흐르는 전류의 방향을 피가열물(1)쪽에서 본 도면이고, 도 21의 (b)는, 가열코일(2)에 흐르는 전류의 유도에 의해서 피가열물 (1)에 흐르는 와전류의 방향을 도 21의 (a)와 같은 방향에서 본 도면이다. 도 21의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 피가열물(1)을 흐르는 와전류는, 가열코일(2)에 흐르는 전류와 역방향이고 또한 대략 동일한 형상의 루프형상이다. 이 2개의 환상(環狀)의 전류에 의해서, 가열코일(2)의 면적과 실질적으로 같은 단면적의 2개의 영구자석을 같은 극끼리(예를 들면 N극과 N극) 대향시킨 것과 같은 현상이 생긴다. 즉 피가열물(1)과 가열코일(2)의 사이에는 큰 반발력이 생긴다.

이 현상은, 피가열물(1)의 재료가 알루미늄이나 구리 등과 같은 낮은 투자율이고 또한 높은 전기전도율의 물질인 경우에 현저하다. 마찬가지로 낮은 투자율의 재료이더라도, 비자성 SUS는 알루미늄이나 구리보다도 전기전도율이 낮은 재료이기 때문에, 가열코일(21)에 흐르는 전류가 적어도 충분한 발열을 얻을 수 있다. 따라서 피가열물(1)에 흐르는 와전류도 작고, 피가열물(1)에 생기는 반발력도 작다.

도 22는, 알루미늄으로 만들어진 피가열물(1)을 가열할 때의 입력전력과 부력과의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 22의 그래프에 있어서, 가로축은 입력전력(W: 와트), 세로축은 부력(g: 그램)을 나타내고 있다.

이 도면으로부터 알 수 있듯이 입력전력의 증가에 따라 부력도 증가하기 때문에, 부력이 피가열물(1)의 중량을 넘으면, 피가열물(1)의 어긋남이나 떠오름 등이 생기게 된다.

유도가열조리기에 있어서의 피가열물(1)의 떠오름에 관한 선행기술의 예에는 이하에 나타낸 것이 있다. 일본 공개특허공보 소화61-128492호 및 공개특허공보 소화 62-276787호에는, 중량센서를 사용하여 피가열물의 떠오름이나, 이동을 검출하고 있다. 일본 공개특허공보 소화 61-71582호에는 자기센서를 사용하여 피가열물의 위치를 검출하고 있다. 일본 공개특허공보 평성 4-765633호에는 공진주파수 검출수단을 사용하여 피가열물이 부력에 의해 이동하는 것을 검출하고 있다.

상기의 어느 선행기술이든 피가열물에 소정이상의 부력이 가해졌을 때, 혹은 피가열물이 떠오름하거나 이동한 것을 검출한 경우에, 그 이상 떠오르지 않도록, 혹은 이동하지 않도록 가열전력을 억제하거나 혹은 가열 그 자체를 정지한다. 그러나 가열전력을 억제하면 충분한 화력을 얻을 수 없고, 때로는 조리가 중단되는 상황에 빠져 버린다고 하는 문제가 있다.

예를 들어, 중량 300g의 알루미늄제의 편평한 냄비에 200cc의 물을 넣은, 합계중량 500g의 피가열물을 가열하는 경우, 도 22에 의하면, 약 850W의 입력전력으로 부력이 냄비와 조리물(물)의 합계중량 500g을 상회한다. 그 때문에 냄비가 떠올라 그 이상의 입력전력으로 가열하는 것이 곤란하다. 상기의 선행기술에서는, 예컨대 알루미늄냄비를 검지한 경우에 냄비가 떠오르는 입력전력 이하의, 예컨대 800W로 입력전력을 억제하여 냄비가 떠오르지 않도록 한다. 그러나 발명자들의 실험에 의하면, 800W의 입력전력으로 가열하더라도 상기의 200cc의 물을 비등상태로 하는 것은 곤란하였다. 따라서 알루미늄제의 냄비를 가열할 수 있는 유도가열조리기로서는 가열성능이 매우 낮아진다.

도 1은, 본 발명의 제 1 실시예의 유도가열장치에 있어서의 유도가열부의 주요부의 분해사시도이다.

도 2는, 본 발명의 제 1 실시예의 유도가열장치에 있어서의 유도가열부의 주요부의 조립사시도이다.

도 3은, 도 2의 유도가열부의 Ⅲ-Ⅲ 단면도이다.

도 4는, 페라이트 코어(23, 24, 25), 및 (26)에 공통인 사시도이다.

도 5는, 본 발명의 제 1 실시예의 유도가열장치에 있어서의 가열코일의 등가직렬저항(Rs)을 파라미터로 한 소비전력과 부력의 관계를 도시한 그래프이다.

도 6은, 본 발명의 제 1 실시예의 유도가열장치에 있어서의 가열코일의 등가직렬저항(Rs)을 파라미터로 한 소비전력과 가열코일전류의 관계를 도시한 그래프이다.

도 7은, 본 발명의 제 1 실시예의 유도가열장치에 있어서의 전기도체의 두께와 피가열체에 작용하는 부력의 관계를 도시한 그래프이다.

도 8은, 본 발명의 제 2 실시예의 유도가열장치의 전기도체 및 전류로를 도시한 평면도이다.

도 9는, 본 발명의 제 3 실시예의 유도가열장치에 있어서의 전기도체의 주요부의 평면도이다.

도 10은, 본 발명의 제 3 실시예의 유도가열장치에 있어서의 다른 전기도체의 주요부의 평면도이다.

도 11은, 본 발명의 제 4 실시예의 유도가열장치의 주요부의 단면도이다.

도 12는, 본 발명의 제 5 실시예의 유도가열장치의 주요부의 단면도이다.

도 13은, 본 발명의 제 6 실시예의 유도가열장치의 주요부의 단면도이다.

도 14는, 본 발명의 제 7 실시예의 유도가열장치에 있어서의 유도가열부의 주요부의 분해사시도이다.

도 15는, 본 발명의 제 7 실시예의 유도가열장치의 유도가열부의 조립사시도이다.

도 16은, 본 발명의 제 8 실시예의 유도가열장치의 단면도이다.

도 17은, 본 발명의 제 8 실시예의 유도가열장치에 있어서 피가열물을 이동시킨 상태를 도시한 단면도이다.

도 18은, 본 발명의 제 8 실시예의 유도가열장치에 있어서 피가열물을 띄운 상태를 도시한 단면도이다.

도 19는, 본 발명의 제 8 실시예의 유도가열장치의 전기도체 온도센서의 동작 및 설정온도를 도시한 표이다.

도 20은, 종래의 유도가열장치의 주요부의 단면도이다.

도 21의 (a)는 가열코일에 흐르는 전류의 방향을 도시한 도면이다.

도 21의 (b)는 피가열물에 흐르는 전류의 방향을 도시한 도면이다.

도 22는, 가열코일의 입력전력과 부력의 관계를 도시한 그래프이다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

이하에 본 발명의 유도가열장치의 바람직한 실시예에 대하여 도 1에서 도 19를 참조하면서 설명한다.

《제 1 실시예》

본 발명의 유도가열장치의 제 1 실시예에 대하여, 도 1에서 도 7을 참조하면서 설명한다.

도 1은, 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 유도가열장치(예컨대 유도가열조리기)의 가열코일(21)을 포함하는 유도가열부(42)의 구성을 도시한 분해사시도이고, 도 2는 유도가열부(42)의 조립사시도이다. 도 3은 유도가열부(42)와 유도가열조리기의 본체의 상부에 고정된 플레이트(28) 및 플레이트(28)에 놓여진 피가열물 (29)을 도시한 단면도이다. 피가열물(29)은 알루미늄 혹은 구리 또는 이들과 대략 동등하거나 그 이상의 전기전도율을 가진 낮은 투자율재료로 이루어진다.

도 1, 도 2 및 도 3에 있어서, 내열수지제의 코일 베이스(22)의 윗면에 4개의 강자성체인, 제 1 자성체의 페라이트 코어(23, 24, 25, 26)가 방사상으로 배치되어, 상기 코일 베이스(22)에 일체 성형으로 부착되어 있다. 각 페라이트 코어 (23, 24, 25, 26)는 도 4의 사시도에 도시한 바와 같이, 막대 형상의 각 페라이트 코어(23a∼26a)의 양 끝단에 페라이트 코어(23b∼26b)와 페라이트 코어(23c∼26c)가 각각 설치되고 있고, 페라이트 코어(23, 24, 25, 26)는 전체적으로 가열코일 (21)에 향하여 열린 '⊃'의 글자형상으로 형성되어 있다. 코일 베이스(22)는 페라이트 코어(23∼26)의 표면을 덮도록 성형되어, 가열코일(21)과 페라이트 코어 (23∼26)를 전기적으로 절연하는 구성으로 되어 있다. 또 페라이트 코어(23∼26)의 방열을 위해 일부를 노출시켜도 좋다. 가열코일(21)은 가는 소선을 묶은 꼬은 선을 평판형상으로 감아 돌린 코일이다. 가열코일(21)의 양 단말은 코일 베이스(22)에 설치된 단자판(61, 62)에 각각 접속되어 있다. 단자판(61, 62)은 도시하지 않는 고주파전원에 접속되어 있다. 가열코일(21)의 안둘레쪽의 단말에 이어지는 단자판(61)을 고주파전원의 고전압쪽의 출력단에 접속하여, 바깥둘레쪽의 단말에 이어지는 단자판(62)을 저전압쪽(회로접지등)에 접속하고 있다.

코일 베이스(22)내에는 누설 자계를 저감하기 위해서, 2개의 둥근 환상(環狀)의 금속의 단락리드선(9 및 10)이 동심으로 설치된다. 코일 베이스내의 리드선 (9, 10)의 더욱 바깥둘레부에는, 투명한 수지로 구성한 발광부재(54)가 설치된다. 발광부재(54)는, 도시를 생략한 광원을 가지며 도 3에 도시한 피가열물(29)을 플레이트(28)에 실을 때의 위치를 나타내기 위한 표시부로서 작용한다.

가열코일(21)을 유지하기 위해서, 가열코일(21) 위에는, 내열플라스틱의 성형품에 의한 코일 홀더(37)가 설치된다. 코일 홀더(37) 위에는, 카본 등의 재료로 형성된 도전막(32)이, 집적운모제의 열차폐판(30)과 (31)의 사이에 끼워져 설치된다. 도전막(32)은 영문자 'C'의 형을 하고 있다. 도전막(32)에 접속되어 있는 2개의 단자(33a, 33b)는 코넥터(34a)에 접속되어 있다. 단자(33a, 33b)는 코넥터 (34a)를 거쳐 전환장치(34b)에 접속된다. 전환장치(34b)는 단자(33a, 33b) 사이의 도통을 체크하는 기능과 단자(33a, 33b)를 콘덴서(34)에 접속하는 기능이 있다. 전환장치(34b)는 가열코일동작시에는 단자(33a, 33b)를 콘덴서(34)에 접속한다. 콘덴서(34)는 일끝단을 상용전원의 전위, 혹은 가열코일(21)에 고주파전류를 공급하는 인버터에 입력되는 상용전원을 정류한 출력의 전위 혹은 대지전위 혹은 그 밖의 저전위부에 접속된다.

열차폐판(30) 위에 시트형상의 펠트 등으로 형성된 탄성(쿠션성)을 가진 내열 시트(63)가 설치된다. 열차폐판(30, 31) 및 내열 시트(63)에 의해 단열재(59)가 구성된다. 내열 시트(63) 위에 영문자 'C'의 형을 한 전기도체(27)가 설치된다. 전기도체(27)는 부력저감판으로서 작용한다. 전기도체(27)는 그 상부에 있는 피가열물(29)을 싣기 위한 플레이트(28)의 아랫면에 접촉하거나 또는 접착되어 있다. 전기도체(27)는 반드시 접착되어 있을 필요는 없고 직접, 또는 열을 전도하는 전기절연성을 가진 부재나 도전성부재를 사이를 통해, 플레이트(28)에 눌러 닿도록 하여도 좋다. 또한 전기도체(27)와 플레이트(28)의 사이에 틈새가 있어도 좋다. 플레이트(28)의 재료는 바람직하게는 내열세라믹이고, 높은 전기절연성과 금속보다 작은 소정의 열전도성을 가진다.

전기도체(27)는 바람직하게는, 두께가 약 1mm, 원호부의 폭(원호의 반경방향에 있어서의 폭)이 약 35mm의 알루미늄의 C자형의 판에 의해 형성되고, 원호형상으로 형성되어 있다. 전기도체(27)의 슬릿인 틈새(27c)의 폭(갭의 틈새)은 약 6mm이다. 전기도체(27)는, 다리부(27e, 27f)에 의해코일 홀더(37)를 끼워 코일 베이스 (22)에 나사고정된다. 전기도체(27)의 구체적 치수의 실시예는, 외경이 180mm, 내경이 약 110mm{가열코일(21)의 외경이 약 180mm, 내경이 약 165mm인 경우}이다.

전기도체(27)의 중앙의 개구부(39)에 있어서, 도면에 도시한 막대 형상의 페라이트 코어(23∼26)의 양 끝단의 상승부중, 바깥쪽의 상승부인 작은 페라이트 코어(23b∼26b)의 상단면은, 전기도체(27)의 바깥둘레보다 바깥쪽에 위치하고 있다. 또한 안쪽의 상승부인 페라이트 코어(23c∼26c)의 상단면은 개구부(39)의 안둘레보다 안쪽에 위치하도록 되어 있다.

도 3에 있어서, 유도가열부(42)의 아래쪽에 제 2 자성체(45)가 설치된다. 자성체(45)는, 바람직하게는 투자율이 높은 두께 0.15mm의 규소구리판 등을, 도 1에 도시한 바와 같이 반경방향의 길이 a가 약 20mm이고, 원주방향의 길이 b가 약 15mm의 구형에 가까운 부채형으로 형성한 부재이다. 자성체(45)는, 가열코일(21)에 의해 피가열물(29) 주위에 누설하는 자계가 불균일한 경우에, 그 자계분포를 균일하게 조정하기 위해서 사용한다. 서미스터(35)가 홀더(36)에 끼워 넣어지고, 플레이트(28)의 이면에 접촉되어 플레이트(28)의 온도를 검출한다. 플레이트(28)는 절연물인 내열세라믹제로, 그 위에 알루미늄제의 피가열물(29)이 가열코일(21)에 대향하도록 놓여진다.

이하에 본 실시예의 유도가열장치의 동작을 설명한다. 도시를 생략한 고주파전원으로부터 가열코일(21)에 주파수 약 70kHz의 고주파전류를 흐르게 하면, 가열코일(21)은 고주파자계를 발생한다. 가열코일(21)의 아래쪽에는, 높은 투자율재료인 페라이트 코어(23∼26)가 있으므로 아래쪽을 향하는 자속은 페라이트 코어(23∼26)에 의해서 수렴되어, 자계가 가열코일(21)의 아래쪽으로 팽창하여 확산하는 것을 방지할 수 있다. 즉 페라이트 코어(23∼26)는 가열코일 아래쪽 및 옆쪽에서의 손실을 억제하여 가열효율을 높이는 작용을 한다.

또, 이 실시예에 설명한 페라이트 코어(23∼26)는, 도 4에 도시한 바와 같이 각각 3개의 페라이트 코어(23a∼23c, 24a∼24c, 25a∼25c, 26a∼26c)를 '⊃' 자형으로 조합하고 있지만, 도 4에 나타낸 것으로 형상이 동일하면 일체로 성형한 페라이트 코어라도 같은 작용효과를 얻을 수 있다.

가열코일(21)의 위쪽으로 나온 자속은 전기도체(27)(도 1)에 쇄교하여, 전기도체(27)에 도 8의 곡선 A에 도시한 바와 같이 유도전류가 유기된다. 전기도체 (27)의 두께는 상기와 같이 약 1mm이고, 이 두께는 자속의 침투깊이 이상의 두께이다. 따라서 전기도체(27)가 쇄교하는 자속의 대부분은 거의 전기도체(27)를 관통하여 반대쪽으로 나가는 경우가 없고, 바깥둘레쪽 또는 안둘레쪽에 우회하고 나서 피가열물(29)의 방향으로 도입된다고 생각할 수 있다.

피가열물(29)에 유기되는 유도전류는, 가열코일(21)이 발생하는 자계와, 전기도체(27)에 유기되는 전류에 의해 발생하는 자계가 중첩한 자계가 피가열물(29)에 쇄교함으로써 발생한다고 생각된다. 따라서 전기도체(27)가 존재하는 것에 의해, 피가열물(29)에 유도되는 전류분포가 변화한다. 더욱이 전기도체(27)에 발생하는 전류의 분포의 영향이 가해지는 것에 의해, 가열코일(21)의 등가직렬저항이 커지는 것을 발명자는 실험에 의해서 확인하였다.

가열코일(21)의 등가직렬저항이 커지면, 같은 가열코일전류에 있어서 피가열물(29)의 발열량이 커진다. 그 결과 동일한 열출력을 얻고자 하는 경우의 가열코일전류를 작게 할 수 있어, 그에 따른 부력도 저감하는 것을 확인하였다.

도 5는 본 실시예의 유도가열장치에 있어서 피가열물(29)이 알루미늄제의 냄비의 경우의, 소비전력과 부력의 관계를 도시한 측정결과의 그래프이다. 도면에 있어서, 실선 A는 알루미늄제의 전기도체(27)가 없는 경우를 나타내고, 점선 B는 전기도체(27)가 있는 경우를 나타낸다. 도 6은, 소비전력과 가열코일전류의 관계를 도시한 측정결과의 그래프이다. 도면에 있어서, 실선 A는 전기도체(27)가 없는 경우를 나타내고, 점선 B는 전기도체(27)가 있는 경우를 나타낸다. 인버터의 출력의 주파수는 약 70kHz이다.

이들 측정결과에 의하면, 도 5에 도시한 바와 같이, 전기도체(27)를 삽입함으로써, 등가직렬저항(Rs)은 1.09Ω로부터 2.3Ω로 증가하였다. 소비전력을 2kW로 설정한 경우에, 냄비에 작용하는 부력은 약 900g에서 약 500g로 저감하였다. 또한 도 6에 도시한 바와 같이, 가열코일(21)의 전류도 약 40Arms에서 약 33Arms로 저감하였다. 가열코일(21)의 전류의 저감에 따라 인버터를 구동하는 파워 스위칭소자의 손실 및 가열코일(21)의 손실도 대폭 저감하였다. 또, 철계의 피가열물의 경우에는, 전기도체(27)를 설치하는 것에 의해 가열코일(21)의 등가직렬저항이 커진다고 하는 작용은 거의 없었다. 따라서 이 전기도체(27)는 항상 설치해 두더라도 실용상지장이 없다.

전기도체(27)를 설치함으로써, 전기도체(27)에 있어서 전력손실이 발생하지만, 발명자들의 실험에 의하면, 소비전력이 2kW일 때, 상기 전기도체(27)에 의해 생기는 전력의 손실은 약 270W로 추정되었다. 전기도체(27)를 설치하였을 때의, 가열코일(21)을 포함시킨 유도가열장치내부의 손실의 감소는 약 210W로 추정되었다. 이와 같이, 전기도체(27)를 설치하면, 그 중에서의 발열에 의한 손실이 발생하지만, 유도가열장치내부의 손실도 저감한다. 따라서 차감의 손실의 증가분은 약 60W가 되어 가열효율의 저하는 비교적 소폭이 된다. 이렇게, 전기도체(27)의 발열에 의한 전력손실의 증가는, 가열코일(21)의 전류의 저감에 의한 손실의 감소로 매우 상쇄된다.

또한, 도 3에 도시한 바와 같이 전기도체(27)를 플레이트(28)에 접촉시키더라도 좋다. 이에 따라 전기도체(27)의 열을 열전도로 플레이트(28)에 방출하여 일부의 열을 피가열물(29)에 공급하는 것에 의해 전기도체(27)의 온도상승을 억제할 수가 있다. 또한 열에 의해 주위의 부품의 온도가 상승하여, 부품에 악영향을 주는 것을 방지할 수 있다. 피가열물(29)에 열을 주는 것에 의해, 상기의 가열효율의 저하를 커버하는 것이 가능하다. 또한 플레이트(28)의 아랫면에 전기도체(27)를 접촉시킴으로써, 그 아래쪽에, 내열시트(63), 열차폐판(30, 31), 도전막(32), 코일 홀더(37) 등을 적층하여 위치 결정되는 가열코일(21)과 상기 플레이트(28)의 사이의 거리를 정확하게 설정할 수 있다.

이러한 구성에 의해, 전기도체(27)의 열을 효율적으로 플레이트(28)에 전도시켜 방산시킬 수 있다. 이에 따라 전기도체(27)의 발열이 가열코일(21)이나 주위의 부품에 온도상승에 의한 악영향을 미치는 것을 억제할 수가 있다. 또한 전도열로 피가열물(29)의 온도를 높여, 가열효율을 높일 수도 있다.

전기도체(27)를 플레이트(28)에 내열접착제를 사용하여 접착하여도 좋다. 그러한 구조에 의하면, 접착에 의해 전기도체(27)가 플레이트에 밀착하기 때문에, 전기도체(27)의 열이 플레이트에 열전도로 전해져 방열되어 전기도체의 방열성이 향상한다. 또한, 접착후의 전기도체의 취급에 시간이 걸리지 않는다. 또 전기도체(27)는 도전막(32)을 개재시켜 플레이트(28)의 아랫면에 접촉시키거나 또는 접착하더라도 좋다.

전기도체의 절반체(27)에는, 피가열물(29)의 바닥면에 대향하는 면내에서 약 6mm의 틈새(27c)(도 1, 도 2)를 형성하고 있다. 이 틈새(27c)를 형성하지 않는 편이 등가직렬저항(Rs)의 증가효과는 크다. 그러나, 틈새(27c)를 형성하지 않는 경우에는, 전기도체의 절반체(27)의 유도전류가 많기 때문에 발열량이 극히 커지고 가열효율의 저하도 크다. 틈새(27c)를 형성하면, 틈새(27c)를 형성하지 않는 경우에 비교해서 등가직렬저항의 증가는 약간 적어진다. 그러나 틈새(27c)를 형성하는 것에 의해, 전기도체(27)에 유기되는 전류와 역방향으로 또한 대략 평행하게 가열코일 (21)의 중심의 둘레를 흐르는 둘레회전전류가 흐르지 않게 된다. 이에 따라 결과적으로 틈새(27c)가 없는 경우의 전류는 분포가 다른 유도전류가 전기도체(27)내에 흐르게 된다고 생각된다. 결과적으로, 전기도체(27)의 발열이 억제됨과 동시에 등가직렬저항을 증가시키는 작용이 생겼다.

가열코일(21)의 상부에 열차폐판(30)과 (31)에 끼워 설치한 도전막(32)은, 콘덴서(34)(도 1, 도 2)를 통해 상용전원전위, 인버터의 입력전위가 되는 전원전류정류기의 출력전위, 또는 어스전위에 접속된다. 이에 따라 가열코일(21)로부터 누설되는 리크전류를 저감할 수가 있다. 이 도전막(32)은 막두께가 약 30마이크론 정도로 얇게 선택된다. 따라서 전기전도율도 작기 때문에 유도전류도 극히 적다. 그 때문에 가열코일(21)로부터 발생하는 자계의 분포를 바꾸는 작용은 거의 없다. 또한 유전막(32)은 전기도체(27)와 같은 등가직렬저항의 증가작용, 가열코일전류의 저감작용 및 부력저감작용은 거의 생기지 않았다.

도 7은, 전기도체(27)의 두께와 부력과의 관계를 도시한 그래프이다. 가열코일(21)로부터 나오는 자속을 차폐하는 경우에는, 전기도체(27)의 두께를 자속의 침투깊이 이상으로 해야 한다. 본 실시예의 경우 가열코일(21)에, 흐르는 전류의 주파수는 70kHz이고, 재질을 알루미늄으로 한 경우의 침투깊이δ는 0.3mm 정도가 된다. 따라서 전기도체(27)의 두께를 0.3mm 이상으로 하면 부력저감의 효과를 얻는 것이 가능해진다. 발명자들은 실험에 의해, 전기도체(27)의 두께를 침투깊이보다도 크게 선택하는 것이 바람직한 것을 발견하였다. 즉, 두께를 침투깊이보다도 큰 약 1mm 정도로 한 것에 의해 충분한 부력저감의 효과를 얻을 수 있는 것을 실험에 의해 확인하였다.

이상과 같이, 본 실시예의 유도가열장치에서는, 전기도체(27)를 설치하는 것에 의해, 가열코일(21)에 대향하여 알루미늄의 피가열물(29)을 배치하였을 때의 가열코일(21)의 등가직렬저항이 증가한다. 또한 전기도체(27)는, 가열코일(21)이 발생하는 자계에 의해 피가열물(29)이 받는 부력을 저감하는 부력저감기능을 가지고 있다. 즉 소정의 소비전력을 얻고자 하는 경우에, 가열코일(21)의 전류치를 저감할 수가 있어, 그 결과적으로 피가열물(29)에 작용하는 부력이 저감된다. 또한 전류치의 저감에 의해 고주파전원내의 스위칭소자(도시하지 않음)나 가열코일(21)에 발생하는 손실이 저감되어 냉각이 용이해지고, 알루미늄, 구리, 황동 등의 높은 전기전도율이며 낮은 투자율인 냄비 등의 피가열물(29)을 가열할 수 있다. 따라서 안전하고 또한 저가격의 유도가열조리기를 제공할 수가 있다.

전기도체(27)는, 가열코일(21)과 피가열물(29)의 사이에 설치되며, 틈새 (27c) 및 개구(39)의 부분 이외에서 가열코일(21)을 덮고 있다. 그 때문에 가열코일(21)로부터 발생하는 자속의 일부분은 피가열물(29)에 도달하기 전에 전기도체 (27)와 쇄교한다. 그 때문에 전기도체에는, 쇄교한 자계를 상쇄하는 방향으로 전기도체(27)를 흐르는 유도전류가 발생한다. 이 전기도체(27)에 발생한 유도전류에 의한 자계와 가열코일(21)에서 발생하는 자계가 중첩한 결과, 외관상 가열코일(21)에서 발생하는 자계의 일부분이 전기도체(27)의 주위를 우회하는 형으로 피가열물 (29)에 쇄교한다. 전기도체(27)와 가열코일(21)의 간격은, 전기도체(27)와 피가열물(29)의 간격보다도 작다. 따라서 피가열물(29)과 가열코일(21)의 사이의 자기결합의 정도보다도 전기도체(27)와 가열코일(21)과의 사이의 자기결합의 정도쪽이 커진다. 일반적으로, 가열코일(21)과 피가열물(29)의 사이의 자기결합이 커지면, 가열코일(21)에 같은 크기의 전류를 흘렸을 때, 피가열물(29)에 쇄교하는 자속밀도가 커진다. 그 때문에 피가열물에 유도되는 유도전류가 증가하여, 가열코일(21)의 등가직렬저항이 커진다. 즉, 전기도체(27)를 설치하는 것에 의해, 피가열물(29)을 가열위치에 배치하였을 때의 가열코일(21)의 등가직렬저항이 커진다고 하는 경우가 생긴다.

상기한 바와 같이, 가열코일(21)로부터 나와, 전기도체(27)를 우회하거나 빠져나가거나, 혹은 쇄교하지 않았던 자속이 피가열물(29)에 도달하여 피가열물(29)의 유도가열에 기여하기 때문에, 가열코일(21)의 전류저감효과와 피가열물(29)에 작용하는 부력저감효과를 크게 할 수 있다.

전기도체(27)는 개구(39)를 갖기 때문에, 가열코일(21)의 중앙부 근방이 덮여지지 않고, 중앙부로부터 나와 피가열물(29)에 쇄교하는 자계의 경로가 확보된다. 이 경로에 자속이 집중하기 때문에, 전기도체(27)를 설치함에 따른 가열효율의 대폭적인 저하를 억제할 수가 있다.

전기도체(27)에 틈새(27c)를 형성하는 것에 의해, 가열코일(21)이 발생하는 자계에 의해 전기도체(27)에 유도되는 전류의 방향 및 크기가 변한다. 이에 따라, 피가열물(29)에 작용하는 부력의 저감효과를 어느 정도 유지하면서, 전기도체(27)에 발생하는 발열량을 저감할 수가 있다. 가열코일(21)에 흐르는 전류와 역 방향의 전기도체(27)에 유도되는 둘레회전전류는 틈새(27c)에 의해 차단된다. 그 때문에 전기도체(27)내의 전류가 제한되어 그 발열량을 저감할 수 있다. 그 경우에 피가열물(29)에의 부력저감효과가 어느 정도 저하한다. 틈새(27c)의 형상, 가열코일(21)의 자속이 쇄교하는 면적, 전기도체(27)의 재질 등에 의해, 등가직렬저항의 크기와 전기도체(27)의 발열량이 다르다. 따라서 이들 요소의 최적의 조합을 선택하여, 부력의 저감효과를 될 수 있는 한 크게 하고, 전기도체(27)의 발열량을 허용할 수 있는 범위로 억제하는 최적의 조합을 결정하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는, 가열코일(21)의 거의 전부와 대향하도록 전기도체(27)의 크기를 정하였다. 전기도체(27)의 판의 면적은 클수록, 또한 전기도체(27)가 가열코일(21)에 가까울수록, 전기도체(27)를 가열코일(21)의 대부분의 자속이 통과하여, 등가직렬저항증가작용을 크게 할 수 있다. 따라서, 전기도체(27)의 표면적은, 필요로 하는 부력저감효과를 얻을 수 있도록, 또한, 전기도체(27)와 가열코일(21)사이의 거리, 전기도체(27)의 발열 등의 조건을 고려하여 정하면 좋다.

가열코일(21)의 아래쪽에 방사상으로 배치한 4개의 고투자율의 자성체(23b ∼26b)인 페라이트 코어(23∼26)는, 전기도체(27)의 바깥둘레로부터 더욱 바깥쪽에서 피가열물(29)의 방향에 상승하는 상승부(23b∼26b)를 가진다. 이 상승부(23b∼26b)에 의해, 가열코일(21)로부터 나온 자속이 가열코일(21)의 바깥쪽 주변으로 넓어지지 않고, 자속이 낭비없이 피가열물(29)에 쇄교한다. 그 결과 가열효율이 높아지는 동시에, 페라이트 코어(23∼26)의 상승부(23b∼26b)로부터 나오는 자속이 전기도체(27)에 차단되지 않게 된다. 따라서 전기도체(27)의 발열이 억제된다. 또한, 서미스터(35)에 쇄교하는 자속을 억제하여 서미스터(35)의 검지회로에 노이즈를 유도하기 어렵게 될 수도 있다.

또, 본 실시예에 있어서의 페라이트 코어(23∼26)는, 양 끝단부에 직방체의 페라이트 코어(23b∼26b) 및 페라이트 코어(23c∼26c)를 설치하여 대략 직각으로 구부리고 있지만, 이 구부림각도는 직각에 한정되는 것은 아니다.

전기도체(27)의 두께를 가열코일전류에 의해 유도되는 고주파전류의 침투깊이보다도 크게 하고 있기 때문에, 전기도체(27)에 충분한 크기의 유도전류가 발생하고, 가열코일(21)로부터의 자계가 통과하지 않기 때문에 자계분포를 크게 바꾸는 작용을 얻을 수 있다.

전기도체(27)는 알루미늄제이기 때문에, 낮은 투자율이며 자속이 전기도체 (27)에 흡수되기 어렵고, 피가열물에 도달하는 자속량이 많아진다. 전기도체에 유도된 전류로 자계의 방향이 변하기 때문에, 전기도체(27)내를 통과하여 피가열물 (29)에 쇄교하는 경로, 또는 전기도체(27)를 우회하여 피가열물(29)에 쇄교하는 경로로, 자속을 피가열물(29)에 쇄교시킬 수 있다. 이에 따라 가열효율의 저하를 억제하면서 등가직렬저항을 크게 할 수 있다.

전기도체(27)는 높은 전기전도율의 재료인 알루미늄제이기 때문에, 가열코일 (21)의 자속이 쇄교함으로써, 유도전류로 자계의 방향이나 분포가 변하는 정도가 크다. 그 때문에 피가열물(29)에 있어서의 유도전류의 분포의 변화 및, 전기도체 (27)에 있어서의 전류의 발생에 의한, 등가직렬저항을 증가시키는 효과가 커진다. 또한 높은 전기전도율을 갖기 때문에, 유도전류에 의한 전기도체(27)자체의 발열을 억제할 수가 있다.

전기도체(27)를 플레이트(28)의 아랫면에 설치하였기 때문에, 전기도체(27)가 가열코일(21)에 근접하여, 가열코일(21)과의 자기결합이 커진다. 이에 따라 등가직렬저항을 크게 하기 쉽다. 가열코일(21)의 자계에 의해 전기도체(27)에 유도되는 전류의 작용으로 전기도체(27)가 발열하는 경우가 있지만, 플레이트(28)의 표면에 전기도체(27)가 노출하지 않기 때문에, 전기도체(27)에 사용자의 손이 직접 닿아 화상을 입을 우려가 적다. 또한 플레이트(28)의 표면에 요철이 없기 때문에 외관이 좋은 등의 효과를 발휘한다.

페라이트 코어(23∼26)는 전기도체(27)의 바깥둘레로부터 더욱 바깥쪽에서 피가열물(29)의 방향으로 끝단부가 상승하는 상승부를 가진다. 이것을 설치한 것에 의해 가열코일(21)로부터 나온 자속이 가열코일(21)의 바깥쪽의 주위로 확산하지 않고, 효율적으로 피가열물(29)에 쇄교한다. 그 결과 가열효율이 높아지는 동시에, 페라이트 코어(23∼26)의 상승부에서 나오는 자속이 전기도체(27)에 맞부딪치지 않기 때문에 전기도체(27)의 발열이 억제된다.

페라이트 코어(23∼26)는, 전기도체(27)의 개구(39)의 둘레부(39a)에서 더욱 중심 근방에, 피가열물(29)의 방향에 상승하는 상승부(23c∼26c)를 가진다. 그 때문에 페라이트 코어의 상승부(23c∼26c)로부터 나오는 자속이 전기도체(27)에 맞부딪치지 않는다. 따라서 가열코일(21)로부터의 자속은 효율적으로 피가열물(29)에 유도되어 가열효율을 높게 할 수 있다.

전기도체(27)와, 피가열물(29)은 세라믹제 천판(28)으로 전기적으로 절연되어 있지만, 열전도적으로는 접속되어 있다. 따라서 전기도체(27)가 발열하는 경우에는 그 열의 일부가 천판(28)을 거쳐 피가열물(29)에 전달되어, 전기도체(27)의 발열에 의한 가열효율의 저감을 억제할 수 있다.

《제 2 실시예》

본 발명의 제 2 실시예의 유도가열장치를 도 8을 참조하여 설명한다. 본 실시예에서는, 도 1에서 도 3에 도시한 상기 제 1 실시예의 유도가열부(42)의 전기도체(27) 대신에, 도 8의 평면도에 도시한 전기도체(77)를 설치하고 있다. 기타 구성은 도 1에서 도 3에 도시한 것과 동일하다.

도 8에 있어서, 전기도체(77)는, 바람직하게는 두께 1mm의 알루미늄의 원판에 쐐기형상의 절결부(77a)를 바람직하게는 4개소 형성하고 있다. 전기도체(77)에 절결부(77a)를 형성하는 것에 의해, 가열코일(21)로부터의 자계에 의해 전기도체(77)에 유기하는 유도전류의 유로 및 방향을 곡선 A로 나타낸다. 점선 B는 가열코일(21)에 흐르는 전류의 유로 및 방향을 나타낸다. 절결부(77a)에 전류가 유도되지 않기 때문에 가열코일(21)로부터 발생하는 자계가 투과한다. 유도된 와전류의 전류밀도가 큰 부분은 이 절결부(77a)를 따라 흘러, 도 8의 곡선 A에 도시한 바와 같이 사행한 분포가 된다. 가열코일(21)의 자계는 전기도체(77)에 의해 차폐되어 우회하여 피가열물(29)에 도달하지만, 일부의 자계는 절결부(77a)를 통과하여 피가열물(29)에 도달한다.

예컨대 절결부(77a)를 갖지 않은 종래의 전기도체에서는, 가열코일(21)에 흐르는 전류와 거의 평행하고 역방향으로 흐르는 유도전류에 의해 큰 반발력이 생기고 있었다. 그러나 본 실시예에서는 복수의 절결부(77a)에 의해 곡선 A로 도시한 바와 같이 전류의 유로가 변형하기 때문에 반발력은 그만큼 커지지 않는다. 또한 사행에 의해 전류의 유로가 길어지기 때문에 저항이 커진다. 그 결과 유도전류가 감소하여 발열도 적어진다.

도 8에 도시한 전기도체(77)를 가열코일(21)의 자계중에 두고, 일부의 자계를 우회시켜 피가열물(29)에 쇄교시킴으로써, 피가열물(29)에 있어서 가열코일(21)의 전류와 역방향 또한 평행한 유도전류가 발생하는 것을 억제하여, 등가직류저항을 증가시킬 수 있다. 또한, 전기도체(77)에 절결부(77a)를 형성하는 것에 의해 발열을 방지할 수가 있다.

절결부(77a)를 가진 전기도체(77)를 설치한 경우의 등가직류저항이 커지는 정도는, 절결부(77a)가 없는 전기도체를 설치한 경우에 비하여 적어진다. 그러나, 전기도체(77)를 설치하는 것에 의해 어느 정도 등가직류저항이 증가하기 때문에, 동일한 소비전력에 있어서, 가열코일(21)에 흐르는 전류가 감소하여 피가열물(29)에 작용하는 부력이 저감하면서 전기도체(77)의 발열을 억제할 수가 있다.

본 실시예에 의하면, 전기도체(77)도 유도가열에 의해 발열하지만, 전기도체 (77)의 고유저항이나 절결부(77a)의 형상을 최적화함으로써, 등가직렬저항을 크게 유지하면서, 전기도체(77)의 발열을 저감하여 피가열물(29)에의 입력전력을 크게 하는 것이 가능하다.

전기도체(77)의 삽입에 의해, 가열코일(21)의 등가직렬저항이 상승하기 때문에, 같은 입력전력을 얻는 경우, 가열코일(21)에 흐르는 전류를 적게 할 수도 있다. 따라서, 가열코일(21)의 손실이 저감하는 동시에, 고주파전류를 공급하는 고주파전원내의 인버터회로(도시생략)의 손실도 저감한다.

발명자들은, 피가열물(29)이, 직경 240mm의 알루미늄 냄비일 때, 가열코일 (21)의 외경을 180mm, 내경을 50mm, 가열코일(21)과 피가열물(29)과의 거리가 8mm인 조건에 있어서, 등가직렬저항을 측정하였다.

그것에 의하면 전기도체(77)가 없는 경우 약 1.0Ω이었다. 또한, 전기도체 (77)가 있는 경우, 약 1.7Ω이었다. 이에 따라 가열코일(21)에 흐르는 전류는, 입력전력 1600W에 있어서, 36Arms에서 29Arms로 저감할 수 있었다. 본 실시예의 경우 가열코일(21)의 고주파저항은, 주파수 70kHz, 상온일 때 0.16Ω이었다. 따라서 손실은 상온에서 약 207W로부터 135W로 저감한 것으로 추정할 수 있었다.

본 실시예에서는, 전기도체의 절결부(77a)의 형상을 쐐기형으로 하여 전기전도도가 낮아지도록 하였지만, 절결부(77a)는 이 형상에 한정되는 것은 아니다. 가열코일에 흐르는 전류에 의해서 전기도체에 유기하여, 전기도체를 둘레회전하도록 흐르는 와전류의 분포를 저해하는 작용이 있는 형상의 절결부이면 같은 효과를 얻을 수 있다.

피가열물(29)은 알루미늄이나 구리 등의 단일재료로 형성된 것에 한정되는 것은 아니다. 피가열물(29)이 다층구조를 가지며, 1층째가 바람직하게는 O.1mm 두께의 비자성스텐레스, 2층째가 1mm두께의 알루미늄으로 되어 있는 경우, 1층째의 비자성스텐레스는 얇기 때문에 실질적으로 2층째의 알루미늄을 가열하는 것과 등가(等價)가 된다. 상기의 경우라도 전기도체(77)는 같은 효과를 발휘한다.

《제 3 실시예》

본 발명의 제 3 실시예의 유도가열장치를 도 9를 참조하여 설명한다. 본 실시예에서는, 도 1에서 도 3에 도시한 상기 제 1 실시예의 유도가열부(42)의 전기도체(27) 대신에 도 9의 평면도에 도시한 전기도체(80)를 설치하고 있다. 그 밖의 구성은 도 1에서 도 3에 도시한 것과 동일하다. 도 9에 있어서, 전기도체(80)는, 바람직하게는 두께 약 1mm, 폭 약 10mm, 길이 약 70mm의 띠형상의 알루미늄판 등의 도체판(80a)을 복수개(도 9에서는 8개) 방사상으로 배치하여 형성되어 있다. 각 도체판(80a)은 전기적으로 절연된 상태로 도 1에 도시한 내열 시트(63) 위에 배치되어 있다. 방사상으로 배치된 각 도체판(80a)은 서로 절연되어 있기 때문에, 전기도체(80)에는 환상(環狀)의 전류는 생기지 않는다.

도 9에 있어서, 도체판(80a)이 존재하는 부분에서는, 가열코일(21)로부터 발생하는 자계가 차폐되어, 일부는 도체판(80a)에 흡수되고, 도체판(80a)에 전류가 유도된다. 그 밖의 자계는 도체판(80a)를 우회하여 피가열물(29)에 쇄교한다.

본 실시예에서는 방사상으로 배치한 도체판(80a)의 유도전류에 의해, 피가열물(29)에 흐르는 와전류(유도전류)의 방향이나 밀도분포를, 가열코일(21)에 흐르는 전류와 다른 형으로 하는 것이 가능하다. 그 결과, 피가열물(29)에 쇄교하는 자계분포가 변하여 가열코일(21)의 등가직렬저항을 크게 할 수 있다. 또한 도체판 (80a)의 온도상승을 억제할 수 있다.

본 실시예에서는 도체판(80a)을 방사상으로 배치하는 구성으로 하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는 도 10에 도시한 바와 같이 전기도체로서 사각형의 도체판(85)을 4개 내열시트(63) 위에 나열한 구성으로 하여도 좋다.

도 9에서는 도체판(80a)의 수를 8개로 하였지만, 부력저감효과는 도체판 (80a)의 수에 따라 증감한다. 도체판(80a)의 수를 적게 하면 부력저감의 효과가 작아지고, 많게 하면 부력저감의 효과가 커지는 경향이 있다. 도체판(80a)의 수를 증가시키면 전기도체의 총 손실이 커지기 때문에, 최적의 개수로 설계할 필요가 있다. 본 실시예에서는 6∼8개정도일 때 가장 효율이 높았다. 재질은 알루미늄으로 하였지만 이에 한정되는 것이 아니고, 바람직하게는 구리, 황동과 같은 재료로도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

《제 4 실시예》

본 발명의 제 4 실시예의 유도가열장치를 도 11의 단면도를 참조하여 설명한다. 상기 제 1 에서 제 3 실시예에서는, 각각의 전기도체(27, 77, 80, 85)가, 유도가열부(42)의 플레이트(28)와 내열 시트(63)와의 사이에 설치되었다. 제 4 실시예에서는, 도 11에 도시한 바와 같이, 전기도체(27h)를 플레이트(28)와 피가열물 (29)과의 사이에 착탈가능하게 설치하고 있다. 전기도체(27h)는, 플레이트(28)와 피가열물(29)의 사이에 단순히 끼워 두었을 뿐이다. 피가열물(29)이 떠오르지 않는 철 등의 재료로 만들어진 냄비 등의 경우나, 알루미늄의 냄비이더라도 질량이 충분히 크고 전혀 떠오를 우려가 없는 경우에는 전기도체(27h)를 떼어내어 동작시킨다. 이에 따라, 전기도체(27h)의 발열에 의한 에너지 손실이 없어지기 때문에 효율이 좋다. 알루미늄이나 구리 등의 높은 전기전도율이고 또한 낮은 투자율재료로 만들어진 피가열물로 가열중에 떠오를 우려가 있는 피가열물(29)을 가열할 때에는, 전기도체(27h)를 부착하여 동작시킴으로써, 피가열물이 떠오르는 것을 방지할 수가 있다.

전기도체(27h)에 소정의 중량의 부설물(27k)을 설치하여도 좋다. 부설물 (27k)은, 전기도체(27h)의 바깥둘레에 일체로 설치한 내열플라스틱의 링 등이 바람직하다. 부설물(27k)의 바깥둘레부는, 손으로 쥐기 쉽도록 약간 위쪽으로 젖혀 둥그스름하게 해 두는 것이 바람직하다. 전기도체(27h)와 부설물(27k)의 합계중량을 부력보다 크고 해 두면, 피가열물(29)의 가열시에, 전기도체(27h)가 피가열물(29)을 밀어 올리는 힘이 작용하지 않기 때문에, 피가열물(29)이 떠오르기 어렵게 되어 안전하다.

본 실시예에서는, 전기도체(27h)가 피가열물(29)에 접촉하고 있기 때문에, 유도전류에 의해 전기도체(27h)에 발생하는 열이 피가열물(29)에 전달되어, 피가열물의 가열에 기여한다. 따라서 에너지의 이용효율이 높아진다. 한편 전기도체 (27h)를, 상기 제 2 실시예의 전기도체(77), 제 3 실시예의 전기도체(80), 또는 (85)와 교환한 경우라도 각각의 실시예에 있어서 설명한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

《제 5 실시예》

본 발명의 제 5 실시예의 유도가열장치를 도 12를 참조하여 설명한다. 상기 제 4 실시예에 있어서는, 피가열물(29)과 플레이트(28)와의 사이에 전기도체(27h)를 단순히 끼우고 있었지만, 본 실시예에서는, 상기 전기도체(27h)를 피가열물(29)의 바닥면에 기계적 수단으로 부착하여 일체로 구성하고 있다. 상기 기계적 수단으로서는, 바람직하게는 전기도체(27h)를 피가열물(29)의 바닥면에 용접부(29w)에 의해서 용접하여도 좋다. 또한 도시를 생략하였지만, 나사를 사용하여 전기도체 (27h)를 피가열물(29)의 바닥면에 부착하여도 좋다. 또한 '크림핑(crimping)'에 의해 부착하여도 좋다.

본 실시예에 의하면 사용시에 전기도체(27h)와 피가열물을 따로따로 플레이트(28)상에 실을 필요가 없기 때문에, 사용에 편리한 유도가열장치를 실현할 수 있다. 피가열물(29)에 전기도체(27h)를 상기의 나사 등을 사용하여 부착한 경우, 필요에 따라 전기도체(27h)를 착탈할 수 있도록 구성하여도 좋다.

《제 6 실시예》

본 발명의 제 6 실시예의 유도가열장치를 도 13을 참조하여 설명한다. 도 13에 있어서, 전기도체(27i)는, 알루미늄, 구리, 황동 등의 바람직하게는 두께 약 1mm의 원판이고, 플레이트(28)와 피가열물(29)의 사이에 설치된다. 플레이트(28)의 아랫면에는, 온도검출기(35)가, 스프링(36a)으로 플레이트(28)에 밀어붙여지고, 플레이트(28)의 온도를 측정할 수 있도록 부착되어 있다. 온도검출기(35)는 전기도체(27i) 및 플레이트(28)를 통해, 피가열물(29)의 온도를 간접적으로 검출한다. 온도검출기(35)는 바람직하게는 서미스터를 사용하지만, 온도검출이 가능한 소자이면 어떠한 것이라도 좋다.

본 실시예에서는, 전기도체(27i)가 집열판으로서 작용하여, 피가열물(29)의 열을 플레이트(28)에 전달한다. 따라서 피가열물(29)의 바닥면이 평평하지 않고 휘어 있어, 온도검출기(35)의 근방에서 전기도체(27i)로부터 떨어져 있더라도 피가열물(29)의 온도를 응답성좋게 검출할 수가 있다. 온도검출기(35)가 전기도체 (27i)의 온도를 정밀도좋게 검출할 수 있기 때문에, 전기도체(27i)가 과열되었을 때 그 상태를 높은 정확도로 검지할 수 있다. 본 실시예에서는, 온도검출기(35)의 검출치를 이용하여, 가열코일(21)의 전류의 제어, 피가열물(29)이 받는 부력의 제어 및 온도의 제어를 할 수 있다. 또한 이 검출치를 사용하여 사용자가 플레이트 (28)에 닿아도 화상을 입지 않도록, 플레이트(28)의 온도관리를 하거나, 플레이트 (28)의 과열시의 화상방지를 표시하는 등의 기능을 부가할 수도 있다.

《제 7 실시예》

본 발명의 제 7 실시예의 유도가열장치를 도 14를 참조하여 설명한다.

도 14는, 본 발명의 제 7 실시예에 있어서의 유도가열장치(예컨대 유도가열조리기)의 가열코일(21)을 포함하는 유도가열부(42a)의 구성을 도시한 분해사시도이고, 주요부는 상기 제 1 실시예의 도 1과 공통이다. 도 14가 도 1과 다른 점은 이하와 같다. 즉, 도 1의 전기도체(27)에 대응하는 전기도체(27j)는 2개의 반원형의 전기도체의 절반체(27a)와 (27b)에 의해 구성되어 있다. 또한 코일 베이스(22)에 전기도체(27j)의 온도를 검출하기 위한 2개의 전기도체 온도센서(49a, 49b)가 설치된다. 전기도체 온도센서(49a, 49b)는, 다음의 제 8 실시예에서 상세하게 설명한다. 도 14에 있어서의 그 밖의 구성은 도 1과 동일하기 때문에 중복하는 설명은 생략한다.

전기도체의 절반체(27a, 27b)로 구성되는 전기도체(27j)는, 도 3의 단면도에 있어서의 전기도체(27)에 대응하고 있으며, 이하 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 전기도체(27j)는 그 상부에 있는 피가열물(29)을 싣기 위한 플레이트(28)의 아랫면에, 직접 또는 열을 전도하지만 전기절연성을 가진 부재(도시생략)나 도전성부재를 통해, 밀어붙어져 밀착하도록 이루어지고 있다. 전기도체 (27j)를 플레이트(28)의 아랫면에 접착하더라도 좋다. 전기도체(27j)의 분할수는 2개에 한정되는 것이 아니라, 더욱 많은 수로 분할하여도 좋다. 많은 수(복수)로 분할한 전기도체는 각각 거의 균등한 크기로 하고, 상호의 간격을 거의 균등하게 하는 것이 피가열물에의 떠오름력의 중심둘레에서의 균등한 배분과 가열력의 균등한 배분면에서 바람직하다. 제 1 실시예와 같이 하나의 C자형상의 전기도체(27)를 사용한 것으로는 부상억제력이 중심둘레에서 균등하지 않기 때문에 피가열부의 한 모서리가 떠오르려고 하거나, 피가열물이 있는 방향으로 옆으로 미끄러지기 쉽다고 하는 문제가 있었다.

본 실시예에서는 전기도체(27j)가 복수로 분할된 것이기 때문에, 가열코일의 자계에 의해 전기도체(27j)에 발생하는 유도전류가 분단되어, 유도가열에 의한 전기도체(27j)의 발열을 억제할 수가 있다. 또한 가열코일의 자계에 의해 유도되는 피가열물의 유도전류의 분포가 변하기 때문에, 가열코일의 등가직렬저항이 커진다. 그 결과 가열코일의 전류가 저감하여, 피가열물(29)에 주는 부력도 저감한다. 또한, 전기도체(27j)는 소정의 폭을 가지며, 가열코일의 권선의 감는 방향에 따른 형상으로 서로 간격을 형성하여 배치되어 있다. 따라서 효율적으로 전기도체에 전류가 유도되어 등가직렬저항을 크게 하기 때문에 부력저감효과가 증가한다.

복수의 전기도체의 절반체(27a, 27b)의 크기와 상호의 간격을 거의 균등하게 함으로써, 가열코일로부터 나와 피가열물에 쇄교하는 자속의 분포가 실질적으로 회전대칭이 된다. 그 결과, 피가열물에 작용하는 부력이 중심의 둘레에 밸런스(평형)를 가지며 배분된다.

또한 페라이트 코어(23∼26)는, 복수로 분할된 전기도체(27j)의 틈새 부분에 대향하지 않도록 배치하는 것이 바람직하다. 이렇게 배치함으로써, 틈새의 부분에서 강해지는 자계를 다른 방향으로 분산시켜 자계를 균일하게 할 수 있다.

전기도체의 절반체(27a, 27b)는, 각각 두께가 약 1mm, 폭이 약 35mm의 알루미늄의 판을 반원의 원호형상으로 하여 형성되어 있다. 전기도체의 절반체(27a)와 전기도체의 절반체(27b)와의 틈새(27c)는 약 10mm이다. 전기도체의 절반체(27a, 27b)는 각각의 다리부(27e, 27f)에 의해 코일 홀더(37)를 끼워 코일 베이스(22)에 나사고정된다. 전기도체(27j)의 구체적 치수의 실시예는, 외경이 180mm, 내경이 약 110mm{가열코일(21)의 외경이 약 180mm, 내경이 약165mm인 경우}이다.

도 4에 도시한 페라이트 코어(23∼26)의 바깥쪽의 상승부인 페라이트 코어 (23b∼26b)의 상단면은 전기도체(27j)의 바깥둘레보다 바깥쪽에 위치하고 있다. 또한 안쪽의 상승부인 페라이트 코어(23c∼26c)의 상단면은 개구부(39)의 안둘레보다 안쪽에 위치하도록 하고 있다.

이하에 도 15에 도시한 본 실시예의 유도가열부(42a)를 가진 유도가열장치의 동작을 도 3을 이용하여 설명한다. 가열코일(21)에 도시를 생략한 고주파전원으로부터 약 70KHz의 고주파전류를 흘리면, 가열코일(21)은 고주파자계를 발생한다. 가열코일(21)의 아래쪽에는, 고투자율재료인 페라이트 코어(23∼26)가 있으므로 아래쪽을 향하는 자속은 페라이트 코어(23∼26)에 의해서 수렴되어, 자계가 가열코일 (21)의 아래쪽으로 확산되는 것이 방지된다. 즉 페라이트 코어(23∼26)는 가열코일 아래쪽 및 옆쪽에서의 손실을 억제하여 가열효율을 높이는 작용을 한다.

가열코일(21)의 위쪽으로 나온 자속은 전기도체(27j)에 쇄교하여, 전기도체 (27j)에 유도전류가 유기된다. 전기도체(27j)의 두께는 상기와 같이 약 1mm이고, 자속의 침투깊이 이상의 두께를 갖기 때문에, 전기도체(27j) 에 쇄교하는 자속의 대부분은 거의 전기도체(27j)를 관통하지 않고 바깥둘레쪽 또는 안둘레쪽으로 우회하여 피가열물(29)의 방향으로 유도된다.

피가열물(29)에 유기되는 유도전류는, 가열코일(21)이 발생하는 자계와, 전기도체(27j)에 유기되는 전류에 의해 발생하는 자계가 중첩한 자계가 피가열물(29)에 쇄교함으로써 발생한다. 따라서 전기도체(27j)가 존재함으로써, 피가열물(29)에 유도되는 전류의 분포가 변화한다. 더욱 전기도체(27j)에 발생하는 전류의 분포의 영향이 가해지는 것에 의해, 가열코일(21)의 등가직렬저항이 커진다.

가열코일(21)의 등가직렬저항이 커지면, 같은 가열코일전류에 있어서 피가열물(29)의 발열량이 커진다. 그 결과 동일한 열출력을 얻고자 하는 경우의 가열코일전류를 작게 할 수가 있고, 그에 따른 부력도 저감한다.

전기도체(27j)를 플레이트(28)의 아랫면에 내열접착제를 사용하여 접착하여도 좋다. 그렇게 하면, 접착에 의해 전기도체(27j)가 플레이트에 밀착하기 때문에, 전기도체(27j)의 열이 플레이트에 열전도로 전달되어 방열되어 전기도체(27j)의 방열성이 향상한다. 또한, 제조공정에서의 전기도체(27j)의 취급에 시간이 걸리지 않는다. 한편 전기도체(27j)는 도전막을 개재시켜 플레이트(28)의 아랫면에 접촉시키거나 또는 접착하여도 좋다.

전기도체(27j)는, 피가열물(29)의 바닥면에 평행한 면내에서 2개의 전기도체의 절반체(27a)와 (27b)의 사이에 약 10mm의 틈새(27c)를 형성하여 배치형성되어 있다. 이 틈새(27c)를 형성하지 않는 편이 등가직렬저항(Rs)의 증가효과는 크다. 그러나, 틈새(27c)를 형성하지 않은 경우에는, 전기도체의 절반체(27a, 27b)를 흐르는 유도전류가 많기 때문에 발열량이 극히 크고 가열효율의 저하도 크다. 틈새 (27c)를 형성하면, 틈새(27c)를 형성하지 않은 경우보다 등가직렬저항의 증가는 적어진다. 그러나 틈새(27c)를 형성하는 것에 의해, 전기도체(27j)에 유기되는, 가열코일(21)의 전류와 역방향으로 또한 대략 평행하게 흐르는 둘레회전전류가 흐르지 않게 된다. 이에 따라 결과적으로 분포가 다른 유도전류가 전기도체(27j)내로 흘러, 전기도체(27j)의 발열이 억제됨과 동시에 등가직렬저항을 증가시키는 작용이 생긴다.

또한, 전기도체의 절반체(27a, 27b) 사이에 틈새(27c)를 형성하는 것에 의해, 가열코일(21)이 발생하는 자계에 의해 전기도체(27j)에 유도되는 전류의 방향 및 크기가 변한다. 이에 따라, 피가열물(29)에 작용하는 부력의 저감효과를 어느 정도 유지하면서, 전기도체(27j)에 발생하는 발열량을 저감할 수가 있다. 즉 전기도체(27j)에 유도된, 가열코일(21)에 흐르는 전류와 역방향의 둘레회전전류는 틈새 (27c)에 의해 차단된다. 그 때문에 전기도체(27j)내의 전류가 제한되고 그 발열량을 저감할 수 있다. 그 경우에 피가열물(29)에의 부력저감효과가 어느 정도 저하한다. 틈새(27c)의 형상, 가열코일(21)의 자속이 쇄교하는 면적, 전기도체 (27j)의 재질 등에 따라, 등가직렬저항의 크기와 전기도체(27j)의 발열량이 다르다. 따라서 이들 요소의 최적의 조합을 선택하여, 부력의 저감효과를 될 수 있는 한 크게 하여, 전기도체(27j)의 발열량을 허용할 수 있는 범위로 억제하는 최적의 조합을 결정하는 것이 바람직하다.

《제 8 실시예》

본 발명의 제 8 실시예의 유도가열장치를 상기의 도 14 및 도 15, 도 16을 참조하여 설명한다.

도 14의 분해사시도에 있어서, 본 실시예의 유도가열장치의 유도가열부(42a)의 코일 베이스(22)에 서미스터 등에 의한 2개의 전기도체 온도센서(49a, 49b)가 설치된다. 상기 제 7 실시예와 실질적으로 같은 구성을 가진 전기도체의 절반체 (27a, 27b)에는, 각각의 확장부(extending portion)(47a, 47b)에, 전기도체의 절반체(27a, 27b)의 아랫면에 돌출하는 볼록부(48a, 48b)가 형성되어 있다. 도 14에서는, 볼록부(48a, 48b)는 각각 확장부(47a, 47b)의 아랫면에 있고 보이지 않는다. 따라서 볼록부(48a, 48b)의 지시선은 볼록부(48a, 48b)를 형성하기 위한 프레스가공에 의해 생긴 오목부를 가리키고 있다. 볼록부(48a, 48b)는 확장부(47a, 47b)의 기계적 강도의 보강을 위해서와 열차폐판(30)에의 접촉을 위해서 형성하고 있다. 조립후, 지지체(17)에 의해서 유지되는, 단열재로서 작용하는 열차폐판(30, 31)에는, 조립하였을 때 상기의 전기도체의 절반체(27a, 27b)의 각각의 볼록부(48a, 48b)에 대향하는 위치에 확장부(50a, 50b)가 설치된다.

도 15는, 도 14에 도시한 유도가열부(42a)를 조립하였을 때의 조립사시도이다. 도 15의 조립사시도의 XVI-XVI 단면도를 도 16에 나타낸다. 도 16에 있어서, 오른쪽의 전기도체 온도센서(49a)는 열차폐판(30, 31)의 확장부(50a)에 접하고 있다. 열차폐판(30, 31)의 확장부(50a)는, 전기도체(27a)의 볼록부(48a)에 접촉하고, 확장부(50b)는 전기도체(27b)의 볼록부(48b)에 접촉하고 있다. 그 밖의 구성은 도 14에 도시한 상기 제 7 실시예와 동일하다.

가열코일(21)의 아랫면에는 코일 베이스(22)를 통해 가열코일(21)의 온도를 검출하는 서미스터 등에 의한 가열코일온도센서(131)가 부착되어 있다. 가열코일온도센서(131)는 내열수지케이스(132)에 수납되어 있다. 그 밖의 구성은, 도 14에 도시한 상기 제 7 실시예와 동일하다. 코일 베이스(22)의 거의 중앙부에는 피가열물(29)의 온도를 플레이트(28)를 통해 측정 하기 위한, 서미스터 등을 사용한 피가열물 온도센서(35)가 내열수지케이스(36)에 수납되어 설치된다.

본 실시예의 유도가열장치의 기본적인 동작은, 상기 제 7 실시예와 같다. 본 실시예에서는, 전기도체의 절반체(27a, 27b)의 온도를 각각의 전기도체 온도센서(49a, 49b)에 의해 검출한다. 도 19의 표에 도시한 바와 같이, 전기도체의 절반체(27a, 27b)중의 어느 하나의 온도가 '제 1 설정조건'{도 19의 표에서는 전기도체 온도센서(49a) 또는 (49b)의 검출온도가 200℃} 이상이 되면, 구동회로(15)의 가열출력을 2000W로부터 1600W로 저감시킨다. 상기 표의 '제 2 설정조건'에 도시한 바와 같이 전기도체 온도센서(49a) 또는(49b)의 검출온도가 240℃ 이상이 되면, 이상(異常)의 발생을 알리는 이상표시를 하여, 가열출력을 0으로 하고 가열을 정지한다. 이에 따라 유도가열장치의 각 부가 과열에 의해 손상을 받는 것을 방지한다. 전기도체(27a, 27b)의 온도의 검출에 있어서, 전기도체 온도센서(49a, 49b)의 검출온도의 차에 의거해서 도 19의 표에 도시한 제 1 및 제 2 설정조건을 정하여도 좋다. 표에서는 온도차가 50K에 달하면 제 1 설정조건을 적용하여 가열출력을 2000W로부터 1600W로 저감한다. 온도차가 80K에 달하면 제 2 설정조건을 적용하여, 이미 알려져 있으므로 도시를 생략한 표시부에 이상(異常) 표시를 하여 가열을 정지한다.

전기도체(27j)의 과열은 이하의 경우에 발생한다.

도 17은, 피가열물(29)이 일점쇄선으로 도시한 바른 위치로부터 도면의 왼쪽으로 어긋난 상태로 가열하고 있는 경우를 나타낸다. 이 경우, 전기도체(27b)의 열은 화살표 A로 도시한 바와 같이 플레이트(28)를 전도하여 피가열물(29)에 전달된다. 그 때문에 전기도체(27b)가 과열하는 경우는 없다. 이에 대하여 오른쪽의 전기도체(27a)의 열은 화살표 B로 도시한 바와 같이 안둘레부를 거쳐 피가열물(29)에 전달된다. 전기도체(27a)의 상부의 대부분의 영역에는 피가열물(29)이 존재하지 않기 때문에, 전기도체(27a)의 방열량은 적다. 그 때문에 전기도체(27a)의 온도는 상승하여 400℃ 가까이 되는 경우가 있다. 전기도체(27a)가 이렇게 고온이 되면, 그 열이 열차폐판(30, 31)을 통과하여 가열코일(21)에 전달되어, 가열코일 (21)을 가열한다. 가열코일(21)은 그 온도가 150℃ 이상이 되면 피복하고 있는 수지 등이 손상을 받을 우려가 있다. 이러한 상황은, 도 18에 도시한 바와 같이 피가열물(29)과 플레이트(28)의 사이에 이물질(29d)이 끼어, 피가열물(29)이 플레이트(28) 면에서 떠오른 경우에도 발생한다.

도 14에 도시한 가열코일(2) 안둘레쪽의 단말에 이어지는 단자판(61)은 고주파전원(도시생략)의 고전압쪽 출력단에 접속하고, 바깥쪽의 단말에 이어지는 단자판(62)을 저전압쪽의 출력단(회로 그라운드 등)에 접속하고 있다. 따라서 가열코일(21)의 바깥둘레부에 가까운 위치에 설치된 전기도체 온도센서(49a, 49b)와 가열코일(21)의 바깥둘레쪽의 권선과의 사이의 전위차는 거의 없고, 거의 동일전위가 된다. 따라서 전기도체센서(49a, 49b)의 검출부의 절연성을 특히 강화하지 않아도 절연불량이 될 우려는 없고, 신뢰성이 향상한다. 특히 피가열물(29)이, 전기전도율이 낮은 저투자율의 재료의 알루미늄 등의 경우에는 가열코일(21)의 고전압쪽의 전압이 높아지지만, 상기한 바와 같이 구성함으로써 내절연성을 특히 강화하지 않더라도 절연불량이 생길 우려는 않다. 한편 단자판(61)을 저전압쪽에 접속하여, 단자판(62)을 고전압쪽에 접속하여도 좋다.

전기도체의 절반체(27a, 27b)에는 가열코일(21)의 외경보다 바깥둘레쪽으로 돌출한 확장부(47a, 47b)를 형성하고 있다. 확장부(47a, 47b)에는 강도향상을 위해 아랫면으로 돌출하는 볼록부(48a, 48b)를 형성하고 있다. 볼록부(48a, 48b)의 하부에 단열재(59)를 통해 각각의 전기도체 온도센서(49a, 49b)를 접촉시키고 있기 때문에 전기도체의 절반체(27a, 27b)가 고온이 된 경우, 열은 어느 정도의 온도구배를 가지며 전기도체 온도센서(49a, 49b)의 수감부(受感部)에 전달된다. 따라서 수감부의 서미스터나 내열수지케이스(132) 등을 내열온도가 비교적 낮은 것을 사용하여 구성할 수 있다.

단열재(59)는, 전기도체의 절반체(27a, 27b)의 열을 코일 홀더(37)나 가열코일(21)에 전달하기 어렵게 되어 있으며, 전기도체의 절반체(27a, 27b)가 고온이 되었을 때에 가열코일(21)이나 코일 홀더(37)가 열로 손상을 받지 않도록 한다.

본 실시예에서는 도 16에 도시한 바와 같이, 가열코일(21)을 유지하는 코일 베이스(22)의 아랫면에, 가열코일 온도센서(131)를 설치하고 있다. 이러한 구성에 의해서 가열코일 온도센서(131)는 가열코일의 온도를 검출한다. 전기도체 온도센서(49a, 49b)가 고장 등으로 동작하지 않는 경우에는, 가열코일 온도센서(131)가 가열코일(21)의 온도를 검출하여, 소정의 설정온도가 되면 구동회로(15)의 가열출력을 내리거나, 가열을 정지하여 가열코일(21)을 보호하도록 하고 있다.

또한 본 실시예에서는, 가열코일(21)에 대한, 전기도체의 절반체(27a, 27b) 및 전기도체 온도센서(49a, 49b)의 위치관계가, 코일 베이스(22) 위에서 항상 일정한 치수관계를 유지하고 있다. 따라서 전기도체 온도센서(49a, 49b)에 주어지는 가열코일(21)로부터의 노이즈 등의 영향이 일정해진다. 또한, 전기도체의 절반체 (27a, 27b)로부터의 열의 전달방법도 일정하게 되어 전기도체 온도센서(49a, 49b)의 검지성능도 안정된다. 또한, 가열코일(21)의 주변에 설치되는 각 부품이 코일 베이스(22)에 일체로 조립되므로, 조립성이 좋다.

본 실시예에서는 전기도체의 절반체를 2개 설치하여, 각각에 전기도체온도센서를 1개 설치하고 있지만, 전기도체의 수나 전기도체 온도센서의 수는 적절히 바꾸어도 된다.

본 실시예에서는 가열코일(21)의 코일의 안쪽의 단말을 고주파전원의 고전압쪽에 접속하고, 바깥쪽의 단말을 저전압쪽에 접속하여, 가열코일(21)의 바깥쪽에 전기도체 온도센서(49a, 49b)를 설치하고 있다. 반대로, 가열코일(21)의 코일의 안쪽의 단말을 저전압쪽에 접속하고, 바깥쪽의 단자를 고전압쪽에 접속하여, 가열코일의 안쪽에 전기도체온도센서를 설치하여도 좋다.

[발명의 개시]

본 발명은, 간단한 구성으로 피가열물에 작용하는 부력을 저감하고, 피가열물이 경량이더라도 충분한 입력전력을 확보할 수 있는 사용에 편리한 유도가열장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 더욱이, 알루미늄제의 피가열물을 안정적으로 가열할 수 있는 유도가열장치를 실현하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 더욱이, 알루미늄제의 피가열물을 가열하는 가열코일에 고주파전류를 공급하는 고주파회로의 스위칭소자의 손실을 저감하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 더욱이, 간단한 구성으로 알루미늄제의 피가열물에 작용하는 부력을 피가열물의 중심에 관해서 균일하게 대칭성을 가지며 저감하여, 피가열물이 경량이더라도 떠오르지 않고, 충분한 입력전력에 의한 가열을 확보할 수 있는 유도가열장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 더욱, 알루미늄제의 피가열물을, 가열코일에 대하여 어긋나게 해 두거나, 알루미늄제의 피가열물과 플레이트의 사이에 이물질 등이 들어간 경우라도, 가열코일 등에 손상을 주지 않는 유도가열장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 유도가열장치는, 알루미늄 혹은 구리 또는 이들과 대략 동등하거나 그 이상의 전기전도율을 가진 낮은 투자율재료로 이루어진 피가열물과 가열코일의 사이에, 임의의 사이즈의 전기도체를 설치하고 있다. 이 전도체를 두는 것에 의해, 현상론적으로 상기의 여러가지 목적이 달성된다. 그 이유로서 생각되는 것은, 가열코일의 등가직렬저항을 증가시키는 것이 원인이라고 생각된다. 「등가직렬저항」이란, 본 발명의 명세서에서 다음과 같이 정의하여 명명한 용어이다: 「피가열물 및 전기도체를 가열상태와 같은 위치에 배치하여, 가열주파수 근방의 주파수를 사용하여 측정한 가열코일의 입력 임피던스에 있어서의 직렬저항분」.

상기 전기도체는, 동일한 열출력을 얻기 위해서 필요한 가열 코일의 전류를 저감하여, 가열코일이 발생하는 자계에 의해 상기 피가열물에 생기는 부력을 저감하는 부력저감기능이 생긴다고 생각된다. 그 도체를 설치함으로써 알루미늄 혹은 구리 또는 그들과 대략 동등하거나 그 이상의 높은 전기전도율을 가지며 또한 낮은 투자율의 재료로 이루어지는 피가열물을 가열했을 때에, 피가열물이 떠오르거나 어긋나거나 하는 것을 현상론적으로 방지할 수 있었다. 또한 전류의 저감에 의해, 가열코일에 고주파전류를 공급하는 스위칭소자나 공진콘덴서 등의 부품의 손실을 저감할 수가 있었다.

이러한 구성 및 그에 따른 실험적 결과로서 알루미늄제의 피가열물이 경량이더라도 떠오르지 않고, 충분한 입력전력에 의한 가열을 확보할 수 있었다. 알루미늄제의 피가열물을 상기 전기도체에 대하여 어긋나게 해두거나, 알루미늄제의 피가열물과 플레이트의 사이에 이물질 등이 들어간 경우라도, 전기도체가 고온이 되는 일이 없어 가열코일 등에 손상을 주지 않았다.

본 발명의 유도가열장치는 알루미늄 혹은 구리 또는 이들과 대략 동등하거나 그 이상의 전기전도율을 가진 낮은 투자율재료로 이루어진 피가열물을 유도가열하기 위한 가열코일, 피가열물을 얹어 놓기 위한 전기절연성을 가진 비자성물의 플레이트를 가진 것을 특징으로 한다. 가열코일과 플레이트의 사이에 적어도 하나의 전기도체를 설치하고 있다. 전기도체는, 적어도 일부가 플레이트에 직접 또는 열전도성을 가진 부재를 통해 접하고 있다. 상기 전기도체는, 가열코일에 대향하여 피가열물을 배치하였을 때, 가열코일의 등가직렬저항을 증가시키고 또한, 가열코일이 발생하는 자계가 피가열물에 주는 부력을 저감시키는 작용을 하는 것으로 생각된다.

그 유도가열장치는, 바람직하게는 더욱 상기 전기도체의 온도를 검출하는 전기도체 온도센서를 구비하고 있다. 전기도체 온도센서의 검출온도가 소정의 온도이상이 되면, 상기 가열코일에 고주파전류를 공급하는 구동회로의 출력을 저하시킨다.

이러한 구성에 의해, 알루미늄제의 피가열물이 경량이더라도 떠오르는 일이 없고, 충분한 입력전력에 의한 가열을 확보할 수 있다. 전기도체자체도 유도가열되어 약간 발열한다. 알루미늄제의 피가열물을 상기 전기도체에 대하여 어긋나게 해두거나, 알루미늄제의 피가열물과 플레이트의 사이에 이물질 등이 들어간 경우에는, 전기도체의 열이 플레이트를 통해 피가열물로 방열되기 어렵게 되어, 전기도체가 고온이 된다. 그래서, 바람직하게는 전기도체의 온도를 검출하는 상기 전기도체 온도센서를 설치하여, 검출온도가 소정의 온도이상이 되면, 상기 가열코일에 고주파전류를 공급하는 구동회로의 출력을 저하시켜 전기도체의 온도를 내린다. 이에 따라 가열 코일 등에 손상을 주지 않도록 할 수 있다.

본 발명의 청구항 1에 기재된 유도가열장치는, 알루미늄, 구리 또는 이들과 대략 동등하거나 그 이상의 전기전도율을 가진 낮은 투자율재료로 이루어진 피가열물을 유도가열할 수 있는 가열코일과, 가열코일과 피가열물의 사이에 설치된 전기도체를 구비한다. 발명자들의 많은 실험에 따른 연구에 의하면, 전기도체는, 가열코일에 대향하여 피가열물을 배치하였을 때, 가열코일의 등가직렬저항을 크게 함과 동시에, 가열코일이 발생하는 자계가 피가열물에 대하여 작용하는 부력을 저감하는 부력저감기능이 발생하게 된다고 생각된다. 가열코일로부터 발생하는 자계는 전기도체의 영향을 받아 방향 및 강도분포가 변한다고 생각된다.

만약 전기도체가 없으면, 가열코일로부터 발생한 자계를 상쇄하도록 피가열물에 유도전류가 유기된다. 이 유도전류는, 가열코일전류와 방향이 반대이고 서로 병행하여 피가열물이 흐를 것이다. 이 유도전류와 가열코일에 의한 자계의 상호작용에 의해, 피가열물에 부력이 발생한다고 생각되고 있다.

본 발명에 있어서 상기 전기도체가 존재하면, 가열코일로부터 발생하는 자계는, 전기도체와 피가열물에 쇄교(鎖交)하고, 이 때문에, 양자에 유도전류가 발생한다고 생각된다. 전기도체에 유도된 유도전류가 발생하는 자계와 피가열물에 유도된 전류가 발생하는 자계의 중첩자계는, 가열코일에 의한 자계의 변화를 방해하도록 작용하여, 전기도체 및 피가열물에 유도전류가 흐르는 것이라고 추정된다.

즉, 피가열물에 유도되는 전류의 분포가, 전기도체에 생기는 유도전류에 의해 변하게 된다고 생각된다. 이 전류분포의 변화로, 가열코일의 등가직렬저항이 커져, 그 결과, 동일출력을 얻는 경우의 가열코일에 흐르게 하는 전류치를 작게 할 수 있어, 피가열물에 작용하는 부력이 저감한다고 생각된다. 더욱이 전기도체가, 피가열물에 작용하는 부력의 일부를 대신 부담하기 때문에, 피가열물에 작용하는 부력이 저감한다고 생각된다. 전류가 줄어드는 것에 의해, 가열코일, 가열코일을 구동하는 고주파전류를 발생시키는 인버터구성하는 스위칭소자, 공진콘덴서 등의 고주파부품의 스위칭손실을 저감할 수가 있다고 하는 효과도 얻어진다고 생각할 수 있다.

청구항 2에 기재된 발명에서는, 전기도체가 가열코일의 일부 또는 전부와 대향하는 형으로 거의 판형상으로 형성되어 있다. 그에 따라, 가열코일로부터 발생하는 자속은 피가열물에 도달하기 전에 전기도체에 쇄교하여, 전기도체에 쇄교하는 자속량이 증가하는 것이다. 그 때문에 가열코일의 등가직렬저항이 커진다고 생각된다. 전기도체는, 피가열물보다도 가열코일에 가까운 위치에 있으므로, 가열코일과의 자기결합이 치밀하다.

전기도체를 우회하는 자속, 빠져나간 자속 및 전기도체의 영향을 그다지 받지 않고서 통과한 자속이 피가열물에 도달함으로써, 피가열물에 있어서의 유도전류의 분포가 변한다고 생각된다. 그렇게 되면, 가열코일의 등가직렬저항이 증가하여, 가열코일 전류저감작용 및 피가열물에 작용하는 부력저감작용을 크게 할 수 있다. 판형상의 전기도체의 면적은 클수록 효과가 크다. 또한 전기도체가 가열코일에 가까울수록 가열코일부터의 자속의 대부분이 전기도체를 통과하여, 등가직렬저항을 증가시키는 작용이 현저하게 된다고 생각된다. 전기도체의 표면적은, 필요로 하는 부력저감효과를 얻을 수 있도록, 전기도체와 가열코일사이의 거리, 전기도체의 발열 등의 조건을 고려하여 정하면 좋다.

청구항 3에 기재된 발명에서는, 전기도체가 가열코일의 중앙 또는 그 근방을 덮지 않도록 구성하고 있다. 이에 따라, 가열코일로부터 발생하여 피가열물을 향하는 자속의 경로가 중앙부 또는 그 근방이 되어, 자계를 거기에 집중시킬 수 있다고 생각된다. 이 구성에서는 전기도체를 설치함에 따른 가열효율의 대폭적인 저하를 억제할 수가 있었다.

청구항 4에 기재된 발명에서는, 전기도체내를 가열코일전류의 방향과 대략 평행하게 둘레회전하여 흐르는 유도전류의 분포를 변화시키기 위한 둘레회전전류제한부를 설치하고 있다. 이에 따라, 전기도체가 가열코일의 전류로 유도가열되어 발하는 발열량을 억제한다. 또한 전류제한부를 설치함으로써, 전기도체에 의한 가열코일의 등가직렬저항의 증가작용이 생겼다. 그리고 그에 따라 가열코일 전류저감작용과 피가열물에 작용하는 부력저감작용이 생겼다.

청구항 5에 기재된 발명에서는, 상기 둘레회전전류제한부는, 전기도체 판의 일부에 형성한 절결, 개구, 또는 슬릿이다. 둘레회전전류제한부는, 가열코일이 발생하는 자계에 의해 전기도체로 유도되는 전류의 방향 및 크기를 바꾼다고 생각된다. 이에 따라 피가열물에 작용하는 부력의 저감효과를 어느 정도 유지하면서, 전기도체에 발생하는 발열량을 저감할 수가 있다고 생각된다.

예컨대 슬릿을 설치하면 전기도체에 유도되는 둘레회전전류는 슬릿에 의해 차단되기 때문에, 전류가 감소하여 발열량을 저감할 수 있다고 생각된다. 다만, 그 경우에 피가열물에의 부력저감효과가 저하하는 경우도 있을 수 있다. 슬릿의 형상, 가열코일로부터의 자속이 쇄교하는 전기도체의 면적, 전기도체의 재질 등에 따라, 등가직렬저항의 크기와 전기도체의 발열량이 다를 것이다. 이들 요소의 조합으로 최적의 것을 선택하여, 부력의 저감효과를 될 수 있는 한 크게 하고, 전기도체의 발열량을 허용할 수 있도록 하는 레벨이 되는 조합을 결정할 수 있을 것이다. 이 전기도체는 슬릿을 갖지만 복수의 전기도체로 분리되지 않기 때문에, 조립할 때 등에의 취급이 용이하다.

청구항 6에 기재된 발명에서는, 서로 간격을 형성하여 복수의 전기도체를 배치하고 있다. 복수의 전기도체 상호간에 간격이 있으므로, 가열코일의 자계에 의해 발생하는 전기도체의 유도전류(둘레회전전류)는 차단된다고 생각된다. 이에 따라 유도가열에 의한 전기도체의 발열량을 억제함과 동시에, 가열코일로 유도되는 전류의 분포를 바꿀 수 있을 것이다. 그러므로, 가열코일의 등가직렬저항을 크게 할 수 있다고 생각된다. 결과적으로, 가열코일전류의 저감작용과 피가열물에 작용하는 부력의 저감작용을 얻을 수 있다.

청구항 7에 기재된 발명에서는, 전기도체의 두께를 가열코일전류에 의해 유도되는 고주파전류의 침투깊이보다도 두껍게 하고 있다. 이에 따라, 가열코일로부터의 자속의 대부분이 전기도체를 통과하지 않게 되어, 피가열물에 쇄교하는 자계의 방향 및 유도되는 유도전류의 방향을 바꾸는 작용을 확실히 얻을 수 있다고 생각된다. 그러므로, 피가열물에 유도되는 전류분포를 바꾸어 피가열물을 포함시킨 가열코일의 등가직렬저항을 증가시킨다고 생각된다. 결과적으로 부력의 저감을 효과적으로 얻을 수 있다.

청구항 8에 기재된 발명에서는, 전기도체가 낮은 투자율의 재료로 형성되어 있다. 이에 따라, 자속이 전기도체에 흡수되기 어렵고, 피가열물에 도달하는 자속량이 많아진다고 생각된다. 전기도체에 유도된 전류로 자계의 방향이 변하기 때문에, 전기도체내를 통과시켜 피가열물에 쇄교시키는 경로, 또는 전기도체를 우회시켜 피가열물에 쇄교시키는 경로 중의 어느 하나의 경로로 자속을 효율적으로 피가열물에 쇄교시킬 수 있다고 생각된다. 이에 따라 가열효율의 저하를 억제하면서 등가직렬저항을 크게 할 수 있다.

청구항 9에 기재된 발명에서는, 전기도체가 높은 전기전도율의 재료로 형성되어 있다. 이에 따라, 전기도체에 유기되는 유도전류가 증대한다. 유도전류의 증가에 의해 자계의 방향이나 분포가 변하는 정도가 커진다고 생각된다. 이에 따라, 피가열물에 있어서의 유도전류의 분포의 변화, 및 전기도체에 있어서의 전류의 발생에 의해 가열코일의 등가직렬저항을 증가시키는 효과가 증대한다고 생각된다. 또한 전기도체 자체의 유도전류에 의한 발열을 억제할 수가 있다.

청구항 10에 기재된 발명에서는, 가열코일을 수납하는 본체를 가지며, 절연체를 가열코일과 피가열물의 사이에 위치하도록 상기 본체에 고정하고 있다. 전기도체를 상기 절연체의 가열코일쪽의 가열코일의 근방에 배치하여, 가열코일과의 자기결합을 크게 한다. 이에 따라 등가직렬저항을 용이하게 크게 할 수 있다고 생각된다. 가열코일의 자계에 의해 전기도체에 유도되는 전류의 작용에 의해서 전기도체가 발열하여 고온이 되는 경우가 있지만, 절연체의 표면에 전기도체가 노출하지 않기 때문에, 전기도체에 사용자의 손이 직접 닿아 화상을 입을 우려가 없다. 또한 절연체의 표면에 요철이 생기지 않기 때문에 외관이 좋은 등의 효과를 발휘한다.

청구항 11에 기재된 발명에서는, 가열코일의 아래쪽에 높은 투자율의 자성체를 구비하고 있다. 상기 자성체는 전기도체의 바깥둘레의 아래쪽 또는 바깥둘레의 바깥쪽에서 피가열물쪽을 향하여 상승하는 상승부를 갖고 있다. 이 자성체에 의해 가열코일로부터 나온 자속은 가열코일 바깥쪽의 주위로 확산되지 않고 피가열물에 집중적으로 쇄교한다고 생각되며, 이에 따라 가열효율이 높아진다. 또한 자성체의 상승부에서 나와 그 근방에 전기도체에 직접 맞부딪치는 자속량이 감소한다고 생각되며, 결과적으로 전기도체의 과도한 발열을 억제할 수가 있다.

청구항 12에 기재된 발명에서는, 전기도체의 중앙부에 개구를 형성함 과 동시에, 가열코일의 피가열물에 대향하는 면의 반대쪽에 높은 투자율의 자성체를 설치하고 있다. 상기 자성체는, 전기도체의 개구둘레부 근방 또는 개구둘레부보다 중앙쪽에 피가열물쪽을 향하여 상승하는 상승부를 갖고 있다. 이에 따라 효율적으로 피가열물에 자속을 쇄교시킬 수 있다고 생각되며, 결과적으로 가열효율이 높아진다. 또한 자성체의 상승부에서 나와 그 근방에서 전기도체에 직접 맞부딪히는 자속의 양이 감소한다고 생각되며, 전기도체의 과도한 발열을 억제할 수가 있다.

청구항 13에 기재된 발명에서는, 가열코일을 수납하는 본체를 가지며, 상기 가열코일과 피가열물의 사이에 위치하도록 상기 본체에 고정된 절연체를 갖고 있다. 전기도체를 절연체의 피가열물쪽에 설치함으로써, 전기도체와 가열코일의 사이의 절연을 절연체에 의해 확보할 수 있다.

높은 전기전도율이고 또한 낮은 투자율의 피가열물을 가열하는 경우에는, 전기도체를 사용하여 부력을 저감함과 동시에, 가열코일을 포함시켜 고주파가 흐르는 전기부품의 손실을 저감할 수 있다. 철제 혹은 자성스텐레스 혹은 비자성의 스텐레스제의 피가열물을 가열하는 경우에는, 전기도체를 제거하고 사용할 수 있다. 따라서 전기도체로 소비되는 전력이 없어져, 피가열물의 가열효율의 저하를 억제할 수가 있다.

청구항 14에 기재된 발명에서는, 전기도체에 일체로 설치된 부설물을 가지며, 상기 전기도체 및 상기 부설물의 총중량을, 그들이 피가열물과 분리된 상태로 가열코일로 가열되더라도 떠오르지 않은 중량으로 하고 있다. 이 구성에 의해, 전기도체 및 부설물이 가열코일에 의해 가열되는 상태가 되더라도 떠오르거나 하지 않기 때문에, 사용자에게 주는 불안감을 없앨 수 있다.

전기도체의 부력의 저감작용을 충분히 크게 해 두면, 어떠한 피가열물을 그 위쪽에 얹어 놓더라도 피가열물이 뜨는 경우가 없고 안전하다.

청구항 15에 기재된 발명에서는, 피가열물과 전기도체를 열적으로 접속하고 있다. 이에 따라, 전기도체의 열을 피가열물에 전달하는 것이 가능해진다. 전기도체 자체가 유도가열된 결과 발생하는 열의 일부를 피가열물에 전도시킬 수 있기 때문에, 전기도체 자체의 열을 낭비하게 하지 않고 피가열물에 주어 장치의 효율이 저하하는 것을 방지할 수 있다.

청구항 16에 기재된 발명에서는, 전기도체가 피가열물에 기계적으로 접속되어 있다. 이에 따라, 높은 전기전도율 또한 낮은 투자율재료로 된 피가열물 자체를 유도가열할 때 피가열물에 가해지는 부력을 저감할 수가 있다고 생각된다. 전기도체가 피가열물에 일체로 부착되어 분리되지 않기 때문에 취급이 용이해진다.

청구항 17에 기재된 발명에서는, 절연체의 가열코일쪽의 면에 온도검출기를 설치하고 있다. 상기 온도검출기는 상기 절연체를 통해 전기도체와 열적으로 접속되기 때문에, 피가열물의 바닥이 평탄하지 않은 경우라도 전기도체가 피가열물의 이면의 열을 효율적으로 전달하여 온도검출기에 줄 수 있다. 이에 따라 가열코일전류의 저감효과 및 부력저감효과를 얻는 동시에, 피가열물의 온도제어성능이 좋아진다.

청구항 18에 기재된 발명의 유도가열장치는, 알루미늄 혹은 구리 또는 이들과 대략 동등하거나 그 이상의 전기전도율을 가진 낮은 투자율재료로 이루어진 피가열물을 유도가열하기 위한 가열코일, 및 상기 피가열물을 얹어 놓기 위한 전기절연성을 가진 비자성물의 플레이트를 구비하고 있다. 또한 가열코일과 상기 플레이트의 사이에 전기도체를 설치하고 있다. 전기도체는 적어도 일부가 플레이트에 직접 또는 열전도성을 가진 부재를 통해 접하고 있다. 전기도체는, 가열코일에 대향하여 피가열물을 배치하였을 때, 가열코일의 등가직렬저항을 증가시키고 또한 가열코일이 발생하는 자계가 피가열물에 주는 부력을 저감시키는 작용을 수행한다고 생각된다.

전기도체를 설치하는 것에 의해 피가열물이 떠오르는 것이 효과적으로 저감된다. 그 이유는 다음과 같을 것이라고 추론된다. 가열코일이 발생하는 자계가 전기도체와 피가열물에 쇄교하여, 양자에 유도전류를 발생시킨다. 전기도체에 유기된 유도전류가 발생하는 자계와 피가열물에 유기된 전류가 발생하는 자계의 중첩자계에 의해, 가열코일이 발생하는 자계의 변화를 방해하도록 하는 유도전류가 전기도체 및 피가열물에 흐른다고 생각된다. 즉, 피가열물의 유도전류의 분포가 전기도체에 발생하는 유도전류에 의해서 변한다고 생각된다. 이 전류분포의 변화로 가열코일의 등가직렬저항이 커져, 동일한 열출력을 얻는 경우의 가열코일에 흐르는 전류치를 작게 한다고 생각된다. 결과적으로 피가열물에 작용하는 부력이 저감한다. 또한 피가열물에 작용하는 부력의 일부를 전기도체가 분담한다고 생각되며 피가열물에 작용하는 부력이 더욱 저감한다고 생각된다. 전류치를 작게 할 수 있기 때문에 가열코일, 가열코일을 구동하는 공진전류를 발생시키는 인버터에 사용되는 스위칭소자, 및 공진콘덴서 등의 고주파부품의 스위칭손실을 저감할 수가 있다. 또한 전기도체의 적어도 일부가 플레이트에 밀접해 있기 때문에, 전기도체에 발생한 열이 자기 등의 플레이트에 전도한다. 이에 따라 전기도체의 온도상승을 억제할 수 있어, 주위의 부품에 대하여 온도상승에 의한 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 또한, 가열코일에 의해 절연부재를 통해 전기도체를 플레이트방향으로 밀어붙이거나, 가열코일을 유지하는 부재에 의해 직접 혹은 다른 부재를 통해 마찬가지로 전기도체를 플레이트에 밀어붙임으로써, 플레이트에 전기도체를 접촉시켜 가열코일과 플레이트사이의 거리를 정확하게 설정할 수 있다.

청구항 19에 기재된 발명의 유도가열장치는, 상기 전기도체가 상기 플레이트의 피가열물의 얹어놓음면과는 반대쪽의 면에 접착되어 있는 것을 특징으로 한다.

접착에 의해 전기도체가 플레이트에 밀착하기 때문에, 전기도체의 열이 플레이트에 전달되어 방열되고, 전기도체의 방열성이 향상하여 과도한 온도상승을 방지할 수 있다. 또한, 접착후의 전기도체의 취급에 시간이 걸리지 않는다.

청구항 20에 기재된 발명의 유도가열장치는, 상기 전기도체가, 플레이트와, 탄성 및 단열성을 가진 단열부재와의 사이에 삽입되어 있다. 전기도체는 상기 단열부재에 의해 상기 플레이트의 방향으로 밀어붙여져 있다. 이러한 구성에 의해, 전기도체의 열을 효율적으로 플레이트에 전도할 수 있기 때문에, 전기도체의 열이 가열코일이나 주위의 부품에 전달되어 이들에게 온도상승에 의한 악영향을 미치는 것을 억제할 수 있다. 또한 전도열로 피가열물의 온도를 높여, 가열효율을 높일 수도 있다.

청구항 21에 기재된 발명의 유도가열장치는, 알루미늄 혹은 구리 또는 이들과 대략 동등하거나 그 이상의 전기전도율을 가진 낮은 투자율재료로 이루어진 피가열물을 유도가열하기 위한 가열코일, 상기 피가열물을 얹어 놓기 위한 전기절연성을 가진 비자성물의 플레이트를 구비하고 있다. 소정의 폭을 가지며 가열코일의 권선의 감는 방향에 대략 따르는 형상의 복수의 전기도체를 서로 간격을 형성하여 가열코일과 플레이트의 사이에 설치하고 있다. 가열코일에 대향하여 피가열물을 배치하였을 때, 전기도체는, 가열코일의 등가직렬저항을 증가시키고 또한, 가열코일이 발생하는 자계가 피가열물에 주는 부력을 저감하게 하는 작용을 수행한다고 생각된다.

전기도체를 복수로 하는 것에 의해, 가열코일의 자계에 의해 전기도체에 발생하는 유도전류가 분단된다고 생각된다. 그 결과 유도가열에 의한 전기도체의 발열을 억제함과 동시에 피가열체에 작용하는 부력의 편중을 완화할 수 있다. 또한, 전기도체는 소정의 폭을 가지며, 가열코일의 권선의 감는 방향에 따른 형상으로 복수의 개소에서 서로 간격을 형성하여 배치되어 있다. 따라서 전기도체에 효율적으로 전류가 유도되어 가열코일의 등가직렬저항을 크게 하기 때문에 부력저감효과가 증가한다고 생각된다.

청구항 22에 기재된 발명의 유도가열장치는, 상기 복수의 전기도체가 거의(실질적으로) 균등한 크기이고, 상호의 간격이 거의 균등한 것을 특징으로 한다.

복수의 전기도체의 크기와 상호의 간격을 거의 균등하게 하는 것에 의해, 가열코일로부터 나와 피가열물에 쇄교하는 자속의 분포가 실질적으로 회전대칭이 된다고 생각된다. 그 결과, 피가열물에 작용하는 부력의 언밸런스가 적다. 따라서 일부분이 떠오르는 것에 의해 가열이 낮게 억제되는 경우가 없고, 또한 피가열물체가 옆으로 미끄러지는 경우 없이, 안정적으로 높은 효율의 가열을 할 수 있다.

청구항 23에 기재된 발명의 유도가열장치는, 피가열물을 얹어 놓기 위한 플레이트가, 가열코일에 대하여 소정의 간격을 유지하여 설치된다. 가열코일과 플레이트의 사이에는 복수의 전기도체가 설치된다. 전기도체는, 상호간에 간격을 형성하여 분할배치되어 있다. 상기 가열코일의 아래쪽에는 자기차폐용의 자성체가 설치된다. 상기 가열코일에 대향하여 상기 피가열물을 배치했을 때에 전기도체가 가열코일의 등가직렬저항을 크게 하고, 또한, 상기 가열코일이 발생하는 자계가 상기 피가열물에 대하여 작용하는 부력을 저감하는 부력저감기능을 생기게 한다고 생각된다. 복수의 전기도체의 상호간에 형성한 틈새에 대향하는 위치에서는 자성체가 배치되지 않도록 하고 있다.

틈새에 대향하는 위치에는 자성체를 배치하지 않기 때문에, 틈새부의 방향으로 강하게 누설되어 나오려고 하는 자계가 다른 방향으로 분산한다고 생각된다. 결과적으로 자계를 균일하게 할 수 있다.

청구항 24에 기재된 발명의 유도가열장치는, 알루미늄 혹은 구리 또는 이들과 대략 동등하거나 그 이상의 전기전도율을 가진 낮은 투자율재료로 이루어진 피가열물을 유도가열하기 위한 가열코일, 피가열물을 얹어 놓기 위한 전기절연성을 가진 비자성물 플레이트를 구비하고 있다. 가열코일과 플레이트의 사이에 서로 간격을 두고 복수의 전기도체가 설치된다. 전기도체는, 가열코일에 대향하여 피가열물을 배치하였을 때, 가열코일의 등가직렬저항을 증가시키고 또한, 가열코일이 발생하는 자계가 피가열물에 주는 부력을 저감시키는 작용을 수행한다고 생각된다. 상기 가열코일에 대하여 제 1 자성체보다도 먼 위치에 제 2 자성체를 설치하고 있다. 가열코일의 전기도체에 대향하는 쪽과는 반대쪽의 바로 근방의 위치에 자기차폐용의 제 1 자성체를 배치하고, 가열코일에 대하여 제 1 자성체보다도 먼 위치에 설치한 제 2 자성체를 설치하고 있다. 이에 따라 상기 복수의 전기도체 상호의 사이의 틈새에 기인하는 자계분포의 변형을 완화하는 작용이 생긴다고 생각된다.

가열코일의 전기도체에 대향하는 쪽의 반대쪽에 제 2 자성체를 설치한 것에 의해, 제 1 자성체로 흡수할 수 없었던 가열코일의 자속을 흡수하여, 누설자계를 저감할 수 있다고 생각된다. 또한 제 2 자성체는 강한 자계중에 없기 때문에 와전류의 유기량이 적다고 생각된다. 따라서 페라이트 등을 사용하지 않고서 비용이 싼 투자율이 높은 규소구리판을 사용할 수 있다. 단 제 2 자성체는 규소구리판에 한정되지 않고, 페라이트 등을 포함하는 자성체이면 좋다.

청구항 25에 기재된 발명은, 알루미늄 혹은 구리 또는 이들과 대략 동등하거나 그 이상의 전기전도율을 가진 낮은 투자율재료로 이루어진 피가열물을 유도가열하기 위한 가열코일, 상기 피가열물을 얹어 놓기 위한 전기절연성을 가진 비자성물의 플레이트를 구비한다. 1개 또는 복수개의 전기도체를 가열코일과 플레이트의 사이에 설치하고 있다. 복수의 전기도체의 적어도 일부가 상기 플레이트에 직접 또는 열전도성을 가진 부재를 통해 접하고 있다. 가열코일에 대향하여 피가열물을 배치하였을 때, 가열코일의 등가직렬저항을 증가시키고 또한, 상기 가열코일이 발생하는 자계가 상기 피가열물에 주는 부력을 저감시키는 작용을 수행한다고 생각된다. 더욱이 전기도체의 온도를 검출하는 전기도체 온도센서를 구비하고 있다. 전기도체 온도센서의 검출치가 소정의 온도이상이 되면, 가열코일에 고주파전류를 공급하는 구동회로의 출력을 저하시킨다.

이러한 구성에 의해, 알루미늄제의 피가열물이 경량이더라도 떠오르는 일없이, 충분한 입력전력에 의한 가열을 확보할 수 있다. 전기도체 자체는 유도가열되어 약간 발열한다. 알루미늄제의 피가열물을 전기도체에 대하여 어긋나게 해 두거나, 알루미늄제의 피가열물과 플레이트의 사이에 이물질 등이 들어간 경우는, 전기도체의 열이 플레이트를 통해 피가열물에 방열되기 어려워지고, 전기도체가 고온이 된다. 그 경우, 전기도체의 온도를 검출하는 전기도체 온도센서가 소정의 온도이상의 온도를 검출하면, 가열코일에 고주파전류를 공급하는 구동회로의 출력을 저하시켜 전기도체의 온도를 내린다. 따라서, 가열코일 등에 손상을 주는 일은 없다.

또한, 전기도체의 온도가 일정온도이상이 되지 않기 때문에, 플레이트 등의 온도도 일정온도 이상이 되는 경우는 없다.

청구항 26에 기재된 발명은, 알루미늄 혹은 구리 또는 이들과 대략 동등하거나 그 이상의 전기전도율을 가진 낮은 투자율재료로 이루어진 피가열물을 유도가열하기 위한 가열코일을, 코일선을 소용돌이형상으로 감아 돌려 구성하고 있다. 가열코일의 위쪽에 피가열물을 얹어 놓기 위한 전기절연성을 가진 비자성물의 플레이트를 구비하고 있다. 가열코일과 플레이트와의 사이에 1개 또는 복수개의 전기도체를 설치하고 있다. 가열코일에 대향하여 피가열물을 배치하였을 때, 상기의 전기도체가 가열코일의 등가직렬저항을 증가시키고 또한, 가열코일이 발생하는 자계가 상기 피가열물에 주는 부력을 저감시키는 작용을 수행한다고 생각된다.

전기도체에는 그 온도를 검출하는 전기도체 온도센서를, 가열코일의 근방의 상기 가열코일의 안둘레쪽과 바깥둘레쪽중의 전위차가 낮은 쪽의 위치에 설치하고 있다. 전기도체 온도센서의 검출치가 소정치 이상이 되면, 가열코일에 고주파전류를 공급하는 구동회로의 출력을 저하시키도록 하고 있다.

이러한 구성에 의해, 가열코일의 전위와 전기도체 온도센서전위를 거의 동일한 전위로 할 수 있어, 전기도체 온도센서의 내절연성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이러한 구성에 의하면 전기도체 온도센서의 검출부를 일부노출한 상태로 하여도 절연성을 확보할 수 있다.

청구항 27에 기재된 발명은, 복수의 전기도체 온도센서를 설치하고, 그들 복수의 검출온도중의 가장 높은 검출온도가 소정의 온도이상이 되면, 상기 가열코일에 고주파전류를 공급하는 구동회로의 출력을 저하시켜, 전기도체의 온도를 저하시키도록 하고 있다. 피가열물의 위치 어긋남 등에 의해 전기도체의 열을 피가열물로 방열할 수 없는 상태가 되면 전기도체가 국부적으로 고온이 되지만, 고온이 된 국부의 온도를 검출하는 전기도체 온도센서의 검출출력을 사용하여 출력을 제어하기 때문에, 전기도체의 과열이 방지되어, 전기도체의 주위의 부품 등에 대해서도, 열에 의한 손상 등을 주지 않게 된다.

청구항 28에 기재된 발명은, 복수의 전기도체 온도센서의 각각의 검출온도상호간의 온도차가 소정치 이상이 되면, 상기 가열코일에 고주파전류를 공급하는 구동회로의 출력을 저하하도록 하고 있다. 플레이트 위에서, 피가열물이 바른 위치로부터 어긋나 놓여지거나, 피가열물의 한 쪽이 뜨거나 하면, 피가열물로부터 떨어진 전기도체의 부분(이간부)은 피가열물에의 방열이 악화하기 때문에 온도가 대폭 상승한다. 그 때문에 이간부의 근방의 전기도체 온도센서의 온도는 상승한다. 피가열물이 플레이트 위에 존재하는 부분의 근방의 전기도체 온도센서의 온도는 전기도체로부터 피가열물에의 방열이 유지되기 때문에 소정치를 유지한다. 상기한 바와 같이 전기도체의 온도가 국부적으로 다를 때, 그 온도차를 검출함으로써 조기에 이상을 검지할 수 있다. 이에 따라, 전기도체의 주변부품의 내열 레벨을 내리는 것이 가능하다. 또한, 피가열물이 접촉하지 않는 부분의 플레이트의 온도가 국부적으로 매우 상승하는 것을 방지할 수 있다.

청구항 29에 기재된 발명은, 전기도체의 아랫면에 단열재를 설치하고, 단열재의 아랫면에 전기도체 온도센서를 접촉하고 있다. 이러한 구성에 의해, 전기도체의 열이 단열재에 의해서 어느 정도 차단되어, 가열코일 등에 열에 의한 악영향을 주기 어렵게 된다. 전기도체에 단열재를 통해 전기도체 온도센서를 접촉하기 때문에, 단열재의 두께 등을 조정함으로써, 전기도체 온도센서의 내열온도가 낮아도 그에 맞춘 구성이 가능하다. 또한, 전기도체 온도센서가 직접 전기도체에 접촉하지 않기 때문에, 가열코일 등의 고전압부에 대한 내절연성이 향상한다.

청구항 30에 기재된 발명은, 전기도체의 안둘레쪽 또는 바깥둘레쪽에 돌출부를 형성하고, 그 돌출부에 전기도체 온도센서를 직접 또는 단열재를 통해 접촉하고 있다. 전기도체는 가열코일의 윗면에 설치되지만, 돌출부를 전기도체의 안둘레쪽 또는 바깥둘레쪽에 형성함으로써, 가열 코일로부터 떨어진 위치에 전기도체 온도센서를 설치할 수 있다. 이에 따라 가열코일과 전기도체 온도센서와의 절연성을 향상시킬 수 있다. 전기도체와 전기도체 온도센서와의 사이에 단열재를 설치하면, 전기도체의 온도를 완화하여 전기도체센서에 전달할 수 있기 때문에, 전기도체 온도센서의 내열온도를 내릴 수 있다.

청구항 31에 기재된 발명은, 가열코일의 아랫면을 유지하는 코일 베이스를 설치하고, 상기 가열코일의 윗면에는 가열코일을 유지하는 코일 홀더를 구비하고 있다. 코일 홀더 위에 전기도체를 직접 또는 단열재를 통해 설치하고, 코일 베이스에는 전기도체 온도센서를 설치하고 있다. 전기도체 온도센서는, 직접 또는 단열재를 통해 전기도체에 접촉하도록 하고 있다. 이러한 구성에 의해, 가열코일, 전기도체, 전기도체 온도센서의 위치관계가, 코일 베이스 위에서 항상 일정한 치수관계를 유지하여 결정된다. 그 때문에, 가열코일로부터 발생하는 노이즈 등이 전기도체 온도센서에 미치는 영향이 안정되는 동시에, 전기도체로부터의 열의 전달방법도 일정하게 되어 전기도체 온도센서의 검지성능도 안정된다. 또한, 가열코일의 주위의 부품이 코일 베이스로 일체로 조립되어 넣어지기 때문에 조립성이 향상한다.

청구항 32에 기재된 발명은, 가열코일의 온도검출하기 위한 가열코일온도센서를 상기 가열코일 아랫면에 설치하고 있다. 가열코일 온도센서의 검출치가 소정의 온도이상이 되면, 상기 가열코일에 고주파전류를 공급하는 구동회로의 출력을 저하시킨다. 이러한 구성에 의해, 전기도체 온도센서가 오동작하였다고 해도, 가열코일 온도센서가 가열코일의 온도를 직접 검출하여, 가열코일의 이상을 검지하면, 구동회로의 출력을 저하시키기 때문에, 더욱 안전성이 높아진다.

본 발명에 의하면, 알루미늄이나 구리 등의 낮은 투자율 또한 높은 전기전도율의 재질의 피가열물을 가열할 수 있고, 가열시에 있어서의 가열코일 등의 내부의 부품의 손실 및 피가열물에 작용하는 부력을 저감할 수 있는 유도가열장치를 실현할 수 있다.

알루미늄이나 구리 등의 낮은 투자율이고 또한 높은 전기전도율의 재질의 피가열물을 가열하는 유도가열장치에 있어서, 가열코일과 피가열물의 사이에 전기도체를 설치하는 것에 의해, 피가열물에 대한 부력을 감소시킬 수 있는 동시에, 전기도체의 온도상승을 억제할 수가 있다.

또한, 부력이 피가열체에 불균일하게 작용하여 피가열체의 경사나 옆으로 미끄러짐이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 또한 전기도체에 의한 누설자계분포의 변형을 완화할 수 있다.

알루미늄제의 피가열물이 경량이더라도 떠오르는 경우가 없고, 충분한 입력전력에 의한 가열을 확보할 수 있다. 또한 알루미늄제의 피가열물을 상기 전기도체에 대하여 어긋나게 해 두거나, 알루미늄제의 피가열물과 플레이트와의 사이에 이물질 등이 들어간 경우라도, 전기도체가 고온이 되는 것이 방지되어 가열코일 등에 손상을 주지 않는 유도가열장치를 구성할 수가 있다.

Claims (39)

1. 알루미늄 혹은 구리의 전기전도율과 동등하거나 그 이상의 전기전도율을 가진 재료로 이루어진 피가열물을 유도가열할 수 있는 가열코일과, 상기 가열코일과 상기 피가열물과의 사이에 설치된 전기도체를 구비하고, 상기 전기도체는 상기 가열코일에 대향하여 상기 피가열물을 배치하였을 때의 상기 가열코일의 등가직렬저항을, 상기 전기도체가 설치되어 있지 않을 때의 상기 가열코일의 등가직렬저항보다 크게 하는 것을 특징으로 하는 유도가열장치.
2. 알루미늄 혹은 구리의 전기전도율과 동등하거나 그 이상의 전기전도율을 가진 재료로 이루어진 피가열물을 유도가열할 수 있는 가열코일과, 상기 가열코일과 상기 피가열물과의 사이에 설치된 전기도체를 구비하고, 상기 전기도체는, 상기 가열코일에 대향하여 상기 피가열물을 배치하였을 때, 상기 가열코일이 발생하는 자계와 상기 피가열물에 유도되는 유도전류의 작용에 의하여 상기 피가열물에 대하여 작용하는 부력을 저감하는 부력저감기능을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 유도가열장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전기도체는 상기 가열코일의 일부 또는 전부에 대향하는 판형상의 부재로 형성되어 있는 유도가열장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 전기도체는 상기 가열코일의 중앙부 또는 그 근방을 제외한 부분을 덮도록 형성한 유도가열장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 가열코일을 흐르는 전류의 방향과 평행으로 상기 전기도체내의 둘레를 돌아흐르는 둘레회전전류 제한부를 더 설치한 유도가열장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 둘레회전전류 제한부는, 전기도체에 형성한, 절결, 개구, 슬릿으로부터 선택된 적어도 하나를 가지고, 상기 전기도체내에서, 가열코일전류의 흐르는 방향과 평행하게 둘레를 돌아흐르는 유도전류의 분포를 제한하는 유도가열장치.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상호간에 간격을 두고 배치한 복수의 전기도체를 가지는 유도가열장치.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전기도체의 두께를, 가열코일의 전류에 의하여 유도되는 고주파 전류의 침투깊이보다 크게 한 유도가열장치.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 가열코일을 수납하는 본체와, 상기 가열코일과 피가열물의 사이에 위치하도록, 상기 본체에 고정한 절연체를 가지며, 상기 전기도체를, 상기 절연체의 상기 가열코일측에 설치한 유도가열장치.
12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 가열코일의 아래쪽에 설치한 자성체를 더 구비하고, 상기 자성체는 상기 전기도체의 바깥둘레 아래쪽 근방 또는 바깥둘레의 바깥쪽에서 피가열물 쪽으로 향하여 상승하는 상승부를 가진 유도가열장치.
13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전기도체는 중앙부에 개구를 가지며, 상기 가열코일의 피가열물이 없는 쪽에 자성체를 설치하고, 상기 자성체는, 전기도체의 개구의 둘레주변 근방 또는 개구의 주변부보다 중앙측에 피가열물의 쪽을 향하여 상승하는 상승부를 가지는 유도가열장치.
14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 가열코일을 수납하는 본체와, 상기 가열코일과 피가열물의 사이에 위치하도록 상기 본체에 고정된 절연체를 가지고, 상기 전기도체를, 상기 절연체의 상기 피가열물측에 설치한 것을 특징으로 하는 유도가열장치.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 전기도체는 일체로 설치된 부설물을 가지고, 상기 전기도체 및 상기 부설물의 총중량을, 상기 전기도체와 부설물이 가열코일로 가열된 때 떠오르지 않는 중량으로 한 유도가열장치.
16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전기도체는, 상기 피가열물과 열적으로 접속되어 있는 유도가열장치.
17. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전기도체는, 상기 피가열물과 기계적으로 접속되어 있는 유도가열장치.
18. 제 14 항에 있어서, 상기 절연체의 상기 가열코일의 측에 온도검지부를 설치하고, 전기도체는, 상기 절연체를 통하여 상기 온도검지부에 열적으로 접속되어 있는 유도가열장치.
19. 알루미늄 혹은 구리의 전기전도율과 동등하거나 그 이상의 전기전도율을 가진 재료로 이루어진 피가열물을 유도가열하기 위한 가열코일,

    상기 피가열물을 얹어 놓기 위한 전기절연성을 가진 비자성물의 플레이트, 및

    상기 가열코일과 상기 플레이트의 사이에 설치되어, 적어도 일부가 상기 플레이트에 직접 또는 열전도성을 가지는 부재을 통하여 접하고, 상기 가열코일에 대향하여 상기 피가열물을 배치하였을 때, 상기 가열코일의 등가직렬저항을 증가시키는 전기도체를 구비하는 유도가열장치.
20. 알루미늄 혹은 구리의 전기전도율과 동등하거나 그 이상의 전기전도율을 가진 재료로 이루어진 피가열물을 유도가열하기 위한 가열코일,

    상기 피가열물을 얹어 놓기 위한 전기절연성을 가진 비자성물의 플레이트, 및

    상기 가열코일과 상기 플레이트의 사이에 설치되어, 적어도 일부가 상기 플레이트에 직접 또는 열전도성을 가지는 부재을 통하여 접하고, 상기 가열코일에 대향하여 상기 피가열물을 배치하였을 때, 상기 가열코일이 발생하는 자계와, 상기 피가열물에 유도되는 유도전류의 작용에 의하여 상기 피가열물에 작용하는 부력을 저감시키는 작용을 부여하는 전기도체를 구비하는 유도가열장치.
21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서, 상기 전기도체는 상기 플레이트의 피가열물을 얹어놓는 면과 반대측의 면에 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 유도가열장치.
22. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서, 상기 전기도체는, 탄성 및 단열성을 가지는 단열부재와 상기 플레이트와의 사이에 삽입되고, 상기 단열부재에 의하여 상기 플레이트의 방향으로 눌러붙여져 있는 것을 특징으로 하는 유도가열장치.
23. 알루미늄 혹은 구리의 전기전도율과 동등하거나 그 이상의 전기전도율을 가진 재료로 이루어진 피가열물을 유도가열하기 위한 가열코일,

    상기 피가열물을 얹어 놓기 위한 전기절연성을 가진 비자성물의 플레이트, 및

    소정의 폭을 가지고 상기 가열코일의 권선의 감긴방향을 따르는 형상으로 상호간에 간격을 두고 상기 가열코일과 상기 플레이트의 사이에 설치되어, 상기 가열코일에 대향하여 상기 피가열물을 배치하였을 때, 상기 가열코일의 등가직렬저항을 증가시키는 복수의 전기도체를 구비하는 유도가열장치.
24. 알루미늄 혹은 구리의 전기전도율과 동등하거나 그 이상의 전기전도율을 가진 재료로 이루어진 피가열물을 유도가열하기 위한 가열코일,

    상기 피가열물을 얹어 놓기 위한 전기절연성을 가진 비자성물의 플레이트, 및

    소정의 폭을 가지고 상기 가열코일의 권선의 감긴방향을 따르는 형상으로 상호간에 간격을 두고 상기 가열코일과 상기 플레이트의 사이에 설치되어, 상기 가열코일에 대향하여 상기 피가열물을 배치하였을 때, 상기 가열코일이 발생하는 자계와, 상기 피가열물에 유도되는 유도전류의 작용에 의하여 상기 피가열물에 작용하는 부력을 저감시키는 작용을 부여하는 복수의 전기도체,

    를 구비하는 유도가열장치.
25. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서, 상기 복수의 전기도체는 균등한 크기이며, 상호의 간격이 균등한 것을 특징으로 하는 유도가열장치.
26. 제 19항, 20항, 23항 및 24항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 피가열물을 얹어놓기 위한 플레이트가, 상기 가열코일에 대하여 소정의 간격을 두고 설치되며,

    상기 가열코일과 상기 플레이트의 사이에 설치된 전기도체가 복수개이며, 이들 상호간에 간격을 두고 분할배치되며, 또한 상기 가열코일의 아래쪽에는 자기차폐용의 자성체가 설치되며,

    상기 전기도체가, 상기 가열코일에 대향하여 상기 피가열물을 배치한 때에 상기 가열코일의 등가직렬저항을 크게 하고, 또한 상기 복수의 전기도체의 상호간에 형성된 상기 간격에 대향하는 위치를 피하여 상기 자성체가 배치되어 있는 유도가열장치.
27. 제 19항, 20항, 23항 및 24항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 피가열물을 얹어놓기 위한 플레이트가, 상기 가열코일에 대하여 소정의 간격을 두고 설치되며,

    상기 가열코일과 상기 플레이트의 사이에 설치된 전기도체가 복수개이며, 이들 상호간에 간격을 두고 분할배치되며, 또한 상기 가열코일의 아래쪽에는 자기차폐용의 자성체가 설치되며,

    상기 전기도체가, 상기 가열코일에 대향하여 상기 피가열물을 배치한 때에 상기 가열코일에 의하여 발생되는 자계와 상기 피가열물에 유도되는 유도전류의 작용에 의하여 상기 피가열물에 대하여 작용하는 부력을 저감하는 부력저감기능을 발생시키고, 또한 상기 복수의 전기도체의 상호간에 형성된 상기 간격에 대향하는 위치를 피하여 상기 자성체가 배치되어 있는 유도가열장치.
28. 알루미늄 혹은 구리의 전기전도율과 동등하거나 그 이상의 전기전도율을 가진 재료로 이루어진 피가열물을 유도가열하기 위한 가열코일,

    상기 피가열물을 얹어 놓기 위한 전기절연성을 가진 비자성물의 플레이트,

    상기 가열코일과 상기 플레이트의 사이에 상호간에 간격을 두고 설치되어, 상기 가열코일에 대향하여 상기 피가열물을 배치하였을 때, 상기 가열코일의 등가직결저항을 증가시키는 복수의 전기도체,

    상기 가열코일의 상기 전기도체에 대향하는 측과는 반대측의 바로 근방의 위치에 배치되는 자기차폐용의 제 1 자성체, 및

    상기 가열코일에 대하여 상기 제 1 자성체보다도 먼 위치에 설치한 제 2 자성체를 가지며,

    상기 복수의 전기도체 상호의 사이의 간격에 기인하는 자계분포의 변형을 완화하도록 한 유도가열장치.
29. 알루미늄 혹은 구리의 전기전도율과 동등하거나 그 이상의 전기전도율을 가진 재료로 이루어진 피가열물을 유도가열하기 위한 가열코일,

    상기 피가열물을 얹어 놓기 위한 전기절연성을 가진 비자성물의 플레이트,

    상기 가열코일과 상기 플레이트의 사이에 상호간에 간격을 두고 설치되어, 상기 가열코일에 대향하여 상기 피가열물을 배치하였을 때, 상기 가열코일이 발생하는 자계가 상기 피가열물에 부여하는 부력을 저감시키는 작용을 부여하는 복수의 전기도체,

    상기 가열코일의 상기 전기도체에 대향하는 측과는 반대측의 바로 근방의 위치에 배치되는 자기차폐용의 제 1 자성체, 및

    상기 가열코일에 대하여 상기 제 1 자성체보다도 먼 위치에 설치한 제 2 자성체를 가지며,

    상기 복수의 전기도체 상호의 사이의 간격에 기인하는 자계분포의 변형을 완화하도록 한 유도가열장치.
30. 알루미늄 혹은 구리의 전기전도율과 동등하거나 그 이상의 전기전도율을 가진 재료로 이루어진 피가열물을 유도가열하기 위한 가열코일,

    상기 피가열물을 얹어 놓기 위한 전기절연성을 가진 비자성물의 플레이트, 및 상기 가열코일과 상기 플레이트의 사이에 설치되어, 적어도 일부가 상기 플레이트에 직접 또는 열전도성을 가지는 부재를 통하여 접하고, 상기 가열코일에 대향하여 상기 피가열물을 배치한 때, 상기 가열코일의 등가직렬저항을 증가시키는 적어도 하나의 전기도체,

    상기 전기도체의 온도를 검출하는 전기도체 온도센서, 및

    전기도체 온도센서가 검출하는 온도가 소정의 온도이상으로 되는 때, 상기 가열코일에 고주파 전류를 공급하는 구동회로의 출력을 저하시키는 제어부를 가지는 유도가열장치.
31. 알루미늄 혹은 구리의 전기전도율과 동등하거나 그 이상의 전기전도율을 가진 재료로 이루어진 피가열물을 유도가열하기 위한 가열코일,

    상기 피가열물을 얹어 놓기 위한 전기절연성을 가진 비자성물의 플레이트 및 상기 가열코일과 상기 플레이트의 사이에 설치되어, 적어도 일부가 상기 플레이트에 직접 또는 열전도성을 가지는 부재를 통하여 접하고, 상기 가열코일에 대향하여 상기 피가열물을 배치하였을 때, 상기 가열코일이 발생하는 자계가 상기 피가열물에 부여하는 부력을 저감시키는 작용을 부여하는 적어도 하나의 전기도체,

    상기 전기도체의 온도를 검출하는 전기도체 온도센서, 및

    전기도체 온도센서가 검출하는 온도가 소정의 온도이상으로 되는 때, 상기 가열코일에 고주파 전류를 공급하는 구동회로의 출력을 저하시키는 제어부를 가지는 유도가열장치.
32. 알루미늄 혹은 구리의 전기전도율과 동등하거나 그 이상의 전기전도율을 가진 재료로 이루어진 피가열물을 유도가열하기 위한 가열코일,

    상기 피가열물을 얹어 놓기 위한 전기절연성을 가진 비자성물의 플레이트,

    상기 가열코일과 상기 플레이트의 사이에 설치되어, 상기 가열코일에 대향하여 상기 피가열물을 배치한 때, 상기 가열코일의 등가직렬저항을 증가시키는 작용을 부여하는 적어도 하나의 전기도체,

    상기 가열코일의 근방에서, 상기 가열코일의 안둘레쪽과 바깥둘레쪽중 전위차가 낮은 쪽에 설치한 상기 전기도체의 온도를 검출하는 전기도체 온도센서, 및

    상기 전기도체 온도센서가 검출하는 온도가 소정의 온도이상으로 되면, 상기 가열코일에 고주파 전류를 공급하는 구동회로의 출력을 저하시키는 제어부를 가지는 유도가열장치.
33. 알루미늄 혹은 구리의 전기전도율과 동등하거나 그 이상의 전기전도율을 가진 재료로 이루어진 피가열물을 유도가열하기 위하여 코일선을 돌려감은 상태로 감은 가열코일,

    상기 피가열물을 얹어 놓기 위한 전기절연성을 가진 비자성물의 플레이트,

    상기 가열코일과 상기 플레이트의 사이에 설치되어, 상기 가열코일에 대향하여 상기 피가열물을 배치한 때, 상기 가열코일이 발생하는 자계가 상기 피가열물에 부여하는 부력을 저감시키는 작용을 부여하는 적어도 하나의 전기도체,

    상기 가열코일의 근방에서, 상기 가열코일의 안둘레쪽과 바깥둘레쪽중 전위차가 낮은 쪽에 설치한 상기 전기도체의 온도를 검출하는 전기도체 온도센서, 및

    상기 전기도체 온도센서가 검출하는 온도가 소정의 온도이상으로 되면, 상기 가열코일에 고주파 전류를 공급하는 구동회로의 출력을 저하시키는 제어부를 가지는 유도가열장치.
34. 제 30항, 31항, 32항 및 33항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 전기도체 온도센서를 복수개 설치하고, 상기 복수의 전기도체 온도센서의 각각의 검출온도중의 가장 높은 온도가 소정의 온도이상으로 된 때, 상기 가열코일에 고주파 전류를 공급하는 구동회로의 출력을 저하시킴으로써 전기도체의 온도를 저하시키는 것을 특징으로 하는 유도가열장치.
35. 제 30항, 31항, 32항 및 33항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 전기도체 온도센서를 복수개 설치하고, 상기 복수의 전기도체 온도센서 각각의 검출온도의 차가 소정의 값이상으로 된 때, 상기 가열코일에 고주파 전류를 공급하는 구동회로의 출력을 저하시키는 것을 특징으로 하는 유도가열장치.
36. 제 30항, 31항, 32항 및 33항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 전기도체의 아래면에 단열재를 설치하고, 상기 단열재의 아래면에 전기도체 온도센서가 접하도록 한 것을 특징으로 하는 유도가열장치.
37. 제 30항, 31항, 32항 및 33항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 전기도체의 안둘레쪽 또는 바깥둘레쪽에 설치한 돌출부에 전기도체 온도센서가 직접 또는 단열재를 통하여 접하도록 한 것을 특징으로 하는 유도가열장치.
38. 제 30항, 31항, 32항 및 33항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 가열코일의 아래면에 가열코일을 유지하는 코일베이스를 설치하고, 상기 가열코일의 윗면에는 가열코일을 유지하는 코일홀더를 구비하고, 상기 코일홀더의 위에 전기도체를 직접 또는 단열재를 통하여 부착하고, 상기 코일베이스에는 전기도체 온도센서를 부착하며, 상기 전기도체 온도센서가 직접 또는 단열재를 통하여 전기도체에 접하도록 한 것을 특징으로 하는 유도가열장치.
39. 제 30항, 31항, 32항 및 33항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 가열코일의 온도를 검출하기 위한 가열코일 온도센서를 상기 가열코일의 아래면에 부착하고, 상기 가열코일 온도센서의 검출치가 소정치 이상으로 된 때, 상기 가열코일에 고주파 전류를 공급하는 구동회로의 출력을 저하시키는 것을 특징으로 하는 유도가열장치.