WO2006082753A1

WO2006082753A1 - 誘導加熱装置

Info

Publication number: WO2006082753A1
Application number: PCT/JP2006/301275
Authority: WO
Inventors: Toshihiro Keishima; Hiroshi Matsuo; Miyuki Kani
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2006-01-27
Publication date: 2006-08-10
Also published as: HK1107161A1; US20090212043A1; EP1811812B1; ES2341882T3; US8129664B2; EP1811812A1; EP1811812A4

Abstract

　誘導加熱装置であって、加熱コイルとトッププレートの間に電気導体を有し、電気導体は外周部から下方に向けて形成される延長部を有し、延長部は先端に低電位部と接続する接続部を有し、延長部には熱的接続低減手段が設けられる。延長部の曲げ部近傍の断面形状を一様にしている。上記の構成によって、電気導体が浮力低減機能および静電シールド機能の両機能を有し、部品数少なく、人体への感電をなくし、かつ被加熱物の浮き上がりを防止できる。熱的接続低減手段は、接続部への熱伝導を低減するので、信頼性が高くコンパクトな設計が可能な装置を提供できる。

Description

明細書

誘導加熱装置

技術分野

[0001] 本発明は、被加熱物と加熱コイルとの間に電気導体を設けた誘導加熱装置に関するものである。

背景技術

[0002] 従来から、加熱コイルの発生する高周波磁界により、負荷となる鍋などの被加熱物に渦電流を誘起して加熱する誘導加熱装置が、熱効率が高ぐ安全で且つ清潔であるという特性から注目されている。近年は、鉄のような高透磁率の被加熱物や非磁性ステンレスのような低透磁率で低電気伝導率の被加熱物だけでなぐアルミニウムまたは銅のような低透磁率で高電気伝導率の被加熱物を加熱することができる誘導加熱装置が開発されている。

[0003] ところで、このような誘導加熱装置では、加熱コイルと被加熱物との間に浮遊容量（等価容量）が存在し、ユーザが被加熱物に触ると、浮遊容量およびユーザの身体の内部抵抗 (等価抵抗）を通じて、加熱コイルからグラウンドに電流が流れる。低透磁率で高電気伝導率の被加熱物を加熱する場合は、高透磁率の被加熱物や低透磁率で低電気伝導率の被加熱物を加熱する場合よりも、加熱コイルの卷数が多ぐ加熱コィルに印加される電圧が高いため、高圧の加熱コイルから人体に所定以上の電流が漏洩することがある。このため、低透磁率で高電気伝導率の被加熱物を加熱する誘導加熱装置の場合、人体に漏洩電流が流れることを防止する必要がある。例えば、日本実用新案公開公報昭 50— 82046号は、トッププレートの裏面に導電膜を設け、その導電膜を接地することにより人体に漏洩電流が流れることを防止することを開示する。

[0004] また、誘導加熱装置は、被加熱物に到達する磁束の量を変えることにより、被加熱物の加熱温度分布を調整することができる。たとえば、日本特許公開公報平 7— 249 480号は、加熱コイルと被加熱物との間に環状の電気導体を用いて温度分布を調節することを開示する。この場合、電気導体は、外周縁と内周縁との間にスリットを有する。電気導体には、加熱コイルの高周波電流と反対方向の誘導電流が流れようとするが、この誘導電流はスリットで遮断される。この加熱コイルに流れる高周波電流と、電気導体に流れる誘導電流とによって、磁界の強度の分布を調節し、被加熱物の温度分布を調整するものである。

[0005] また、低透磁率で高電気伝導率の被加熱物を加熱する場合、加熱コイルと被加熱物との間に環状に配置された電気導体は被加熱物に働く浮力を低減する作用を有する。し力しながらその場合、電気導体の発熱量が大きくなり、近年普及してきた天面操作型の機器などに対しては、電気導体の熱影響が天面操作のためトッププレートの下方に設けられた液晶表示素子 (LCD)などに害を及ぼさないように、電気導体はできるだけ天面操作部から離す必要がある。また、さらなる高性能化の要望に伴い、筐体内は高密度化し、横方向、高さ方向ともにコンパ外な設計が要求される。

[0006] し力しながら、従来の構成では、人体に漏洩電流が流れることを防ぐ導電膜と低透磁率で高電気伝導率の被加熱物を加熱する場合の浮力低減を行う電気導体は、それぞれ別個の部品であった。そのため、これらの機能を有する誘導加熱装置は、高価になるという課題があった。また、一層のコンパクト設計が望まれていた。

発明の開示

[0007] 本発明の誘導加熱装置は、加熱コイルとトッププレートとの間に設けられ、非磁性でアルミニウムと同等以上の導電率を有する金属で形成された被加熱物を誘導加熱する際に浮力低減機能を有する電気導体が、電気導体から延出し少なくとも電気導体の下方に向力部分が形成された延長部と、延長部に設け低電位部を接続するための低電位部側接続部に対して挿抜可能な接続部と、延長部の電気導体と接続部の間に設け電気導体から接続部への熱伝導を低減する熱的接続低減手段とを有するものである。

[0008] 電気導体が、低電位部と接続するための低電位部側接続部に対して挿抜可能な接続部を有することによって、電気導体が浮力低減機能および静電シールド機能の両機能を有し、部品数が少なぐ人体への感電をなくし、かつ非磁性でアルミニウムと同等以上の導電率を有する金属で形成された被加熱物を誘導加熱する際に被加熱物の浮き上がりを防止した誘導加熱装置となる。また、延長部には電気導体から延出し少なくとも下方に向力部分が形成されているので、特に、径方向に電気導体が大きくなることなぐコンパクトとなり、天面付近に設けられた LCDなど周囲部品の配置スペースを確保する、あるいはそれらの部品への電気導体で発生する熱の熱的悪影響を抑制することができる。さらに、延長部には熱的接続低減手段が設けられているので、接続部への熱伝導を低減し、接続部の温度を下げることができ、電気的接続が確実なものとなり、信頼性が高くコンパ外設計可能な誘導加熱装置が実現できる

[0009] さらに、電気導体から少なくとも下方に向力う部分が形成され、加熱コイルを支持する支持体の下方で外側又は内側に曲げられた曲げ部を具備する延長部を備えていてもよい。曲げ部を有することにより、延長部が下方に伸びるのを抑制しつつ電気導体から接続部までの距離を伸ばすことで接続部への熱伝導を低減し、接続部の温度を下げることができる。また、曲げ部を曲げる部分の近傍の断面形状を一様にすることにより、その曲げる部分への応力集中が少なくなり、その強度（耐折損性）が向上する。これらにより、電気的接続が確実なものとなり、信頼性が高くコンパクト設計可能な誘導加熱装置が実現できる。

図面の簡単な説明

[0010] [図 1]図 1は本発明の実施の形態 1における誘導加熱装置の断面図である。

[図 2A]図 2Aは本発明の実施の形態 1における誘導加熱装置の要部を示す平面図である。

[図 2B]図 2Bは本発明の実施の形態 1における誘導加熱装置の要部を示す斜視図である。

[図 3]図 3は本発明の実施の形態 2における誘導加熱装置の断面図である。

[図 4]図 4は本発明の実施の形態 2における誘導加熱装置の要部を示す斜視図である。

[図 5A]図 5Aは本発明の実施の形態 3における誘導加熱装置の断面図である。

[図 5B]図 5Bは、図 5Aの A- A線での一断面図である。

[図 5C]図 5Cは、図 5Aの A- A線での他の断面図である。

[図 6A]図 6Aは本発明の実施の形態 4における誘導加熱装置の要部を示す断面図である。

園 6B]図 6Bは本発明の実施の形態 4における誘導加熱装置の斜視図である。園 6C]図 6Cは本発明の実施の形態 4における誘導加熱装置の要部を示す斜視図である。

符号の説明

1 加熱コイル

2 支持体

4 電¾導体

5 トッププレート

8 延長部

9 接続部

10 支持部

11 空間

12 コンデンサ

13 八

14 屈曲部

15 被加熱物

16 平形接続子

17 曲げ部

18 ダクト

19 スリット

20 熱的接続低減手段

7 延長部

8 接続部

51 コンデンサ

52 屈曲部

54 接続端子 56 案内部

57 ストッパ

58 ストッパ

59 曲げ角度調整部

60 電気導体

61 延長部

発明を実施するための最良の形態

[0012] 本発明は、被加熱物を載置するトッププレートと、トッププレートの下方に設けて被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、加熱コイルとトッププレートとの間に加熱コイルと対向して配置され、非磁性でアルミニウムと同等以上の導電率を有する金属で形成された被加熱物を誘導加熱する際に浮力低減機能を有する電気導体とを備え、電気導体は、電気導体から延出し少なくとも下方に向かう部分が形成された延長部と、延長部に設け低電位部と接続するための低電位部側接続部に対して揷抜可能な接続部と、延長部に設け電気導体から接続部への熱伝導を低減する熱的接続低減手段とを有する誘導加熱装置である。これによつて、電気導体が浮力低減機能および静電シールド機能の両機能を有し、部品数が少な人体への感電をなくし、かつ被加熱物の浮き上がりを防止した誘導加熱装置となる。また、延長部が電気導体の外周部から下方に向けて延出されているので、特に、径方向に電気導体が大きくなることなく、コンパクトとなり、天面付近に設けられた LCDなど周囲部品の配置スぺースを確保する、あるいはそれらの部品への電気導体で発生する熱の熱的悪影響を抑制することができる。さらに、延長部には熱的接続低減手段が設けられているので、接続部への熱伝導を低減し、接続部の温度を下げることができ、電気的接続が確実なものとなり、信頼性が高くコンパクト設計可能な誘導加熱装置が実現できる。

[0013] また、他の本発明は、被加熱物を載置するトッププレートと、トッププレートの下方に設けて被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、加熱コイルとトッププレートの間に加熱コイルと対向して配置され、非磁性でアルミニウムと同等以上の導電率を有する金属で形成された被加熱物を誘導加熱する際に浮力低減機能を有する板状の電気導体とを備え、電気導体は、電気導体力延出し少なくとも下方に向力う部分が形成され、加熱コイルを支持する支持体の下方で外側又は内側に曲げられた曲げ部を具備する延長部と、延長部に設け低電位部と接続するための低電位部側接続部に対して揷抜可能な接続部を有したことを特徴とする誘導加熱装置である。

[0014] これによつて、電気導体が浮力低減機能及び静電シールド機能の両機能を有し、部品数を少なくし、人体への感電をなくし、かつ被加熱物の浮き上がりを防止した誘導加熱装置となる。また、接続部は電気導体の外周部から下方に向けて形成されているので、特に径方向に電気導体が大きくなることなぐコンパクトとなり、天面 LCD 等周囲部品への電気導体からの熱的悪影響がない。

[0015] さらに、電気導体から少なくとも下方に向力う部分が形成され、加熱コイルを支持する支持体の下方で外側又は内側に曲げられた曲げ部を具備する延長部を設けているので、延長部が下方に伸びるのを抑制しつつ電気導体力接続部までの距離を伸ばすことで接続部への熱伝導を低減し、接続部の温度を下げることができる。また、曲げ部を曲げる部分の近傍の断面形状を一様にすることにより、その曲げる部分への応力集中が少なくなり、その強度（耐折損性）が向上する。これらにより、電気的接続が確実なものとなり、信頼性が高くコンパ外設計可能な誘導加熱装置が実現できる。

[0016] 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

[0017] (実施の形態 1)

図 1、図 2A、図 2Bは、本発明の実施の形態 1における誘導加熱装置を示すものである。

[0018] 本実施の形態 1における誘導加熱装置は、鍋、フライパンなどの被加熱物 15を載置するトッププレート 5と、トッププレート 5の下方に設けて被力卩熱物 15を誘導加熱する加熱コイル 1と、加熱コイル 1とトッププレート 5との間に設けた板状の電気導体 4とを備える。電気導体 4は、電気導体 4から少し横方向（電気導体 4と同一面となる方向 )に延出し、そして下方 (電気導体 4の面と略垂直となる方向）に向かう帯状の下方導電部 8bが形成された延長部 8と、延長部 8の先端に設け低電位部と接続するための低電位部側接続部である平型接続端子 16に対して挿抜可能な接続部 9と、延長部 8に設け電気導体 4から接続部 9への熱伝導を低減する熱的接続低減手段 20a、 20 bとを有する。

[0019] 加熱コイル 1は、制御回路（図示せず)から高周波電流が供給されると、高周波磁界を発生し、被加熱物 15を誘導加熱する。カロ熱コィノレ 1には、 50kHz以上の高周波電流を供給することが可能で、非磁性でアルミニウムと同等以上の導電率を有する金属で形成された被加熱物 15を誘導加熱することができる。加熱コイル 1は、内周側を高電位側にし、外周側を低電位側にしており、支持体 2上部に載置され支持されている。

[0020] 耐熱樹脂製の支持体 2は、加熱コイル 1の下方に、加熱コイル 1に対して略平行に配置されたフェライトコア 3を有してレ、る。支持体 2はフェライトコア 3の表面を覆うように形成され、フェライトコア 3は加熱コイル 1と電気的に絶縁される。

[0021] 電気導体 4は、加熱コイル 1とトッププレート 5の間に、加熱コイル 1と対向するように設けられる。好ましくは、さらに絶縁板 6を備え、電気導体 4が絶縁板 6とトッププレート 5との間に挟まれて保持される。電気導体 4の位置は絶縁板 6を介して、支持体 2から突出した電気導体支持部 10により規制される。電気導体 4は、絶縁板 6の上に載置されることにより、空間 11を介して加熱コイル 1と電気的に絶縁される。電気導体支持部 10は加熱コイル 1の内周側には巾約 2mmで 4箇所に設けられ、外周側には巾約 15mmで 12箇所に等間隔で配置されており、冷却風が加熱コイル 1の上面を流れる妨げにならなレ、ようになってレ、る。

[0022] 電気導体 4は、厚さが略 lmmのアルミニウムの板により作成される。図 2Aに示すように、平面形状が内周側開口部 4bを有する略環状に配列された電気導体 4は、加熱コイル 1とほぼ同じ外径および内径を有し、幅約 10mmのスリット部 4aで 2分割されて加熱コイル 1を覆っている。電気導体 4から延出する延長部 8は、分割された電気導体 4の外周部において各々 1箇所形成され、電気導体 4と同一材料で一体に形成された水平導電部 8aと下方導電部 8b及びステンレススチールで形成された接続部 9 を有する。接続部 9の材質はステンレススチールとした力めっき処理を施してもょレヽ。ステンレススチーノレは SUS430または SUS304とし、メツキ処理は、ニッケルクロムめっき、クロムめつき、アルミメツキ等が行われる。 [0023] 熱的接続低減手段 20は、延長部 8の一部に設けられる部分であって、延長部 8の略中心線上で電気導体 4と接続部 9の間に穴 13を 1箇所または複数箇所設けることにより形成される部分である。熱的接続低減手段 20、すなわち、穴 13が形成された延長部 8では、他の部分に比べて延長部 8の断面積が小さくなることにより、電気導体 4から接続部 9への熱伝達が低減され接続部 9の温度上昇を低減できる。なお、本実施の形態 1では、図 2Bに示すように、延長部 8には穴 13が 2箇所設けられており、それぞれ穴 13a、 13bと称する。また、屈曲部 14には穴を設けていなレ、。外部の配線は、その先端に設けられた低電位側接続部である平形接続子 16が接続部 9の先端に挿入されて接続される。接続部 9は、外部の配線とコンデンサ 12を介して商用電源電位、あるいは加熱コイル 1に高周波電流を供給するインバータの入力する商用電源を整流した電位に接続される力、あるいは大地等の低電位に電気的に接続される

[0024] 延長部 8を構成する接続部 9と下方導電部 8bとは、力め、溶接などの方法を用い接続される。異種金属の接続とした時に腐食の心配がある場合は、シリコン等を塗布し、空気と遮断してもよい。

[0025] 絶縁体であるトッププレート 5は、耐熱セラミックス製である。トッププレート 5の上に、アルミニウムや銅といった低透磁率でかつ高電気伝導率材料からなる被加熱物 15が加熱コイル 1に対向するように載置される。リング状に形成されたシールドリング 7は、アルミニウム製のリード線またはダイキャストのリングまたはプレス品で形成され、加熱コイル 1やフェライトコア 3の外周側に設けられる。

[0026] このように組み立てられた誘導加熱装置の動作を説明する。

[0027] 加熱コイル 1に制御回路（図示せず)から高周波電流が供給されると、加熱コイル 1 は磁界を発生する。発生した高周波磁界により、被加熱物 15の底面に電流が誘起される。電気導体 4がない場合、誘導電流は加熱コイル 1から発生した磁界を相殺する様に被加熱物 15に誘起される。この結果、加熱コイル電流と方向が逆で平行な誘導電流が被加熱物 15に誘導される。被加熱物 15がアルミニウムや銅といった低透磁率かつ高電気伝導率材料であるため、誘導電流と加熱コイル電流との相互作用で被加熱物 15の底に加熱コイル 1から遠ざかろうとする反発力が生じ、被加熱物 15に浮力が発生する。

[0028] 電気導体 4が存在する場合は、電気導体 4が加熱コイル 1における被加熱物 15側の面の一部または全部と対向し板状に形成されてなるので、加熱コイル 1の発生する磁界が電気導体 4に鎖交して、電気導体 4に誘導電流が誘起される。電気導体 4の厚みは約 lmmであって、浸透深さ以上の厚みを有するので、電気導体 4に鎖交した磁界の大部分はほとんど電気導体 4を通過せず、外周側または内周側開口部 4bに迂回してから被加熱物 15方向に導かれる。つまり、被加熱物 15に誘導される電流の分布は、電気導体 4に誘導電流が発生することにより変わる。

[0029] 加熱コイル 1が発生する磁界は、電気導体 4と被加熱物 15に鎖交（interlinkage) し、両者に誘導電流を発生させる。被加熱物 15に誘起された誘導電流は、加熱コィル 1の発生する磁界分布と、電気導体 4に誘起された電流の発生する磁界分布との重畳した磁界分布が被加熱物 15に鎖交することにより発生する。このように、電気導体 4が介在することにより、被加熱物 15に誘導される電流分布が変化し、さらに電気導体 4に発生する電流分布が加わるということから、加熱コイル 1の等価直列抵抗が大きくなる。ここでいう等価直列抵抗とは、被加熱物 15および電気導体 4を加熱状態と同様の位置配置で、加熱周波数近傍の周波数を使用して測定した加熱コイル 1の入力インピーダンスにおける等価直列抵抗をいう。

[0030] 等価直列抵抗が大きくなると、加熱コイル 1と被加熱物 15の磁気結合が大きくなり、同じ加熱コイル電流でも被加熱物 15における発熱量が大きくなるので、同一消費電力を得ようとする場合には加熱コイル 1に流す電流値を小さくすることができ、それに伴い被加熱物 15に作用する浮力が低減する。さらに、電気導体 4が被加熱物 15に働くべき浮力の一部を分担することで、被加熱物 15に作用する浮力を低減できる。

[0031] このように、電気導体 4は、同一出力を得る場合の加熱コイル 1に流れる電流を低減して、加熱コイル 1に発生する磁界により被加熱物 15に対して働く浮力を低減する浮力低減機能を有する。この結果、アルミニウム若しくは銅またはこれらと略同等以上の電気伝導率を有し、かつ低透磁率材料からなる被加熱物 15を加熱した時に、被加熱物 15の浮き上がりや位置ずれを防止することができる。

[0032] 電気導体 4はアルミニウム製であるので低透磁率かつ高導電率であり、磁束がその電気導体 4に吸収されにくい。すなわち、被加熱物 15に到達しない磁束量が多くならない。加熱コイル 1の磁束が電気導体 4に鎖交することにより、電気導体 4に誘導された電流で磁界の向きや分布が変更される。電気導体 4内周側開口部 4bを通過させ被加熱物 15に鎖交させるか、または電気導体 4を迂回させ被加熱物 15に鎖交させるかのいずれかの経路で、浮力の発生を抑制しつつ誘導加熱できるように磁束を被加熱物 15に鎖交させることができる。

[0033] なお、本実施の形態 1では、スリット部 4aを除き、加熱コイル 1のほぼ全部と対向するように電気導体 4の大きさを決めている。なお、本発明は実施の形態 1の態様に限定されるわけではない。電気導体 4の板の面積は大きいほど、また電気導体 4が加熱コイル 1に近いほど電気導体 4に加熱コイル 1の磁束が多く通過し、等価直列抵抗増加作用を大きくすることができる。従って、電気導体 4の表面積は、必要とする浮力低減効果を得るように、また、電気導体 4と加熱コイル 1間の距離、電気導体 4の発熱などの条件を考慮して決めれば良い。電気導体 4に誘起される環状の電流を制限するスリット部 4aは、 2つに限定されず、 1つであっても良いし、または 3つ以上設けてもよい。

[0034] 電気導体 4の接続部 9を直接又はコンデンサを介して電気的に低電位部に接続することにより、加熱コイル 1に発生する高電圧部分と被加熱物 15との静電結合が小さくなる。従って、加熱コイル 1に発生する高周波高電圧が加熱コイル 1と被加熱物 15 間の浮遊容量を介して使用者の体に流れるリーク電流を抑制することができる。ここで、低電位部とは、例えば、入力する電源電圧、その整流後の直流電圧あるいはそれに近い電位など、加熱コイル 1の高電位部より電位の低い部分をいう。

[0035] 言いかえれば、電気導体 4とグラウンドとの間に、電気導体 4の内部インピーダンス（コンデンサ 12がある場合はその容量を含む）と、電気導体 4と使用者の身体との間の浮遊容量および使用者の身体の内部インピーダンス（等価インピーダンス）の合成ィンピーダンスとが並列に接続される。電気導体 4の内部インピーダンスは、浮遊容量および使用者の身体の内部インピーダンスと比較して非常に小さいので、加熱コイル 1からの漏洩電流はほとんど電気導体 4を通じてグラウンドに流れ、使用者の身体にはほとんど電流が漏洩しなレ、。 [0036] 被加熱物 15が低透磁率でし力も低抵抗のアルミニウムや銅などからなる鍋のとき、被加熱物 15を高出力で加熱するためには加熱コイル 1に流れる周波数が高くなり、加熱コイル 1に印加されるピーク電圧が 1KV以上になる。

[0037] 上記のように電気導体 4が低電位部に電気的に結合されていれば、被加熱物 15と電気導体 4との間の電位差が小さくなるため、被加熱物 15に人体が触れた場合の漏れ電流が大幅に低減される。したがって、被加熱物 15に人体が触れても安全である

[0038] 加熱コイル 1は、駆動回路であるインバータに接続される際に、外周側端子は内周側端子よりも低電位となるように接続される。この場合、外周側端子は内周側端子よりも低電位となるように接続された場合よりも、加熱コイル 1の高電位部分と被加熱物 1 5との実質的対向面積が小さくなるので、漏れ電流が低減される。

[0039] 加熱コイル 1に高周波電流を供給すると、加熱コイル 1に発生する磁界により、シールドリング 7に高周波電流が誘導される。シールドリング 7に誘導された高周波電流は、シールドリング 7の内周側においては加熱コイル 1の磁界と同一方向に、リングの外周側においては加熱コイル 1による磁界と反対方向の磁界を発生するため、加熱コィル 1から外周に漏洩する磁界を低減する。

[0040] 以上のように、本実施の形態 1においては、電気導体 4は、加熱コイル 1に対向して被加熱物 15を配置した時の加熱コイル 1の等価直列抵抗を大きくするとともに、加熱コイル :Lの発生する磁界が被加熱物 :L ₅に対して働く浮力を低減する浮力低減機能を有する。アルミニウム、銅、または黄銅など低透磁率かつ高電気伝導率材料の被カロ熱物 15を、調理中に浮き上がることを防止しつつ高出力で加熱できる。

[0041] また、電気導体 4を電気的に低電位部に接続することにより、加熱コイル 1に発生する高周波高電圧が加熱コイル 1と被加熱物 15間の浮遊容量を介して使用者の体に流れるリーク電流を抑制することができる。

[0042] また、電気導体 4が浮力低減機能と静電シールド機能の両方の機能を有することにより、部品数少なくコンパクト設計可能で安全かつ低価格な誘導加熱装置を実現できる。

[0043] また、電気導体 4の温度上昇は、加熱コイル 1の外周部の外側に位置する部分のほう力それより内周側の部分より小さい。したがって、延長部 1が、加熱コイル 1の外周部より外側に位置して設けられることにより、延長部 1に伝導する熱を抑制することができる。

[0044] また、加熱コイル 1の高電位側の端子である内周側の端子よりも、加熱コイル 1の低電位側の端子である外周側の端子の近くに延長部 8を形成したので、加熱コイル 1と延長部 8との電気絶縁を確保することが容易となる。

[0045] また、延長部 8の延出方向に垂直な断面の断面積を部分的に小さくする (複数箇所に施してもよい）ことで熱的接続低減手段 20を形成することもできる。すなわち、延長部 8の延出方向に対して垂直な断面の断面積がその両側における延長部 8の延出方向に対して垂直な断面の断面積より小さな部分である熱的接続低減手段 20を設けることにより、接続部 9への熱伝導経路の伝熱面積を小さくすることで、熱的縁切りを行い、接続部 9の温度を低減することにより、温度を低減させた接続部 9で低電位部への接続を行い、電気的接続を確実なものにし、信頼性のある誘導加熱装置を実現できる。

[0046] また、延長部 8の略中心線上に穴 13を 2箇所（13a、 13b)設け、伝熱面積を小さくすることで熱的縁切りを行い、接続部 9の温度を低減することにより、比較的簡素な手段で熱的接続低減手段 20を実現できる。構造的にも延長部 8の穴の両側面が 2箇所つながっている形状となり安定した形状となるため、簡素でかつ安定した信頼性のある誘導加熱装置を実現できる。なお、延長部 8において穴 13を 1箇所、または 3箇所以上設けて熱的接続制限手段 20としてもよい。

[0047] また、屈曲部 14の部分における延長部 8の延出方向に対して垂直な断面の断面積を、熱的接続制限手段 20の部分における延長部 8の延出方向に対して垂直な断面の断面積より大きくすることにより、強度が低下しやすい屈曲部 14の断面積を大きくし耐折損性を向上することで構造的に安定した信頼性のある誘導加熱装置を実現できる。

[0048] 電気導体 4がトッププレート 5の下面に接して設けられることにより、電気導体 4の熱はトッププレート 5を介して熱伝導による放熱量を増やすことができる。電気導体 4の熱が被加熱物 15の載置されないトッププレート 5の部分において放熱されると、電気導体 4で発熱した熱を被加熱物 15の加熱に寄与させることができなくなる。本実施の形態 1では、電気導体 4が、電気導体 4から水平方向に延出する水平導電部 8aに対して屈曲部 14で屈曲され下方に向けて形成された下方導電部 8bを有し、かつ下方に熱が伝達しにくくした構成であるので、電気導体 4が有効に被加熱物 15と熱的接続でき、性能を維持することができる。さらに、接続部 9の温度上昇を低減するため接続部 9への伝熱距離を大きくする際、必要以上にトッププレート 5と接する電気導体 4 の面積 (外周側）を広げる必要が無トッププレート 5と電気導体 4の熱的接続部が被加熱部 15に接しない部分で不必要に増えることはなレ、。なお、水平導電部 8aは、それを設けることにより延長部 8を長くすることができ、本実施の形態 1のように熱的接続低減手段 20aを設けることにより接続部 9の温度上昇を低減する作用を持たせることができる力 S、必ずしも設ける必要はなく省略してもよレ、。

[0049] また、延長部 8は、電気導体 4の外周部に設けている力 S、これに限られるものではなぐ外周部以外に設けてもよい。

[0050] また、加熱コイル 1と電気導体 4の間に少なくとも空間 11を設け、冷却風を空間 11 に通す構成とし、冷却風 Wを延長部 8に当てることによって、延長部 8を冷却風 Wで冷却することにより、接続部 9の温度を低減することができ、さらに信頼性のある誘導加熱装置を実現できる。

[0051] (実施の形態 2)

図 3、図 4は、本発明の実施の形態 2における誘導加熱装置を示すものである。実施の形態 1と同一要素については同一符号を付して説明を省略する。

[0052] 本実施の形態 2における誘導加熱装置において、下方に向けて形成された延長部 8は、電気導体 4の端部から加熱コイル 1の径方向で外周側に向けて延出された部分である水平導電部 8a、下方に向けて形成された下方導電部 8b、加熱コイル 1を支持した支持体 2の下側で加熱コイル 1の径方向外周側に曲げた曲げ部 17、及び曲げ部 17にかしめ、溶接等により固着された接続部 9を有している。なお、接続部 9は支持体 2の外側に突出させなレ、か、少なくとも、できるだけ突出を少なくする。これにより、電気導体 4から延長部 8の先端の接続部 9までの距離を伸ばしている。そして、曲げ部 17の下方導電部 8bとの境界部分にはスリット 19を設けて曲げ易くしている。 [0053] また、加熱コイル 1より外側でかつ延長部 8より内側の位置に、接続部 9に向けて冷却風 Wを送り込むダクト 18を設け、延長部 8だけでなぐ接続部 9にも冷却風 Wを積極的に当て、接続部 9の温度をより低減することができ、さらに信頼性を高めたものである。他の態様は、実施の形態 1と同様である。

[0054] 以上のように、本実施の形態 2においては、熱的接続制限手段として曲げ部 17をさらに設け、電気導体 4から延長部 8の先端の接続部 9までの距離をさらに伸ばすことにより、接続部 9の温度をより低減することができ、さらに信頼性のある誘導加熱装置を実現できる。すなわち、熱的接続低減手段 20a、 20bは、水平導電部 8aと下方導電部 8bに穴 13を設けて、延長部 8の延出方向に垂直な断面を他の部分より小さくすることにより形成される。

[0055] また、曲げ部 17を設けることで、特に、高さ方向の出っ張りをなくすることができ、省スペース化を実現できる。また、曲げ部 17を設けることで、曲げ部 17または接続部 9 が支持体 2の下面に当たるようにして電気導体 4が上側に移動するのを規制することができる。

[0056] さらに、接続部 9に向けて冷却風を送り込むダクト 18を設けることにより、接続部 9の温度をより低減することができ、さらに信頼性のある誘導加熱装置を実現できる。

[0057] なお、本実施の形態 1、 2においては、図 2Aに示すように、各電気導体と低電位部

(商用電源電位や大地など）との接続を各電気導体 4におレ、て接続部 9 (延長部 8)の 1箇所のみで行っているが、接続部 9 (延長部 8)を各電気導体 4の複数箇所に設けて、信頼性を増したり、同一電気導体 4に設けた複数の接続部 9間に電流を流して接続の有無を検知したりして、接続が良好の時のみ加熱コイル 1に通電する構成とすれば、安全性をより一層向上させることができる。

[0058] (実施の形態 3)

図 5A、 5B、 5Cは、本発明の実施の形態 3における誘導加熱装置を示すものである。実施の形態 1と同一要素については同一符号を付して説明を省略する。

[0059] 本実施の形態 3の誘導加熱装置において、加熱コイル 1側のトッププレート 5面に接するように設けた電気導体 4は、その外周部から延長部 47が延出している。延長部 47は、屈曲部 52で屈曲され下方に向けて形成された帯状の下方導電部 47aと、曲げ部 55と、延長部 47の先端に設け低電位部と接続するための配線の端部に設けられた低電位部側接続部 54に対して揷抜可能な接続部 48とを有する。

[0060] 曲げ部 55は、電気導体 4を絶縁板 6上に載置したときに、加熱コイル 1を支持した支持体 2より下側に突出される部分である。曲げ部 55は、電気導体 4を絶縁板 6上に載置した後に支持体 2の下側に当てて外側に曲げられる。曲げ部 55は、先端（第 2 の屈曲部 55a)で折り返すように曲げられて形成されており、接続部 48は、曲げ部 55 が外側に曲げられると曲げ部 55の内周側に向かって略水平に配置される。この構造により、電気導体 4から延長部 47の先端の接続部 48までの距離を支持体 2に沿って伸ばすことが出来る。そして、下方導電部 47aの A— A線での断面形状は、例えば、図 5Bまたは図 5Cの部分断面図で示すように、一様になっている。なお、図 5Cは、延長部 47の中央にスリット 50を有する例である。また、曲げ部 55の形状も下方導電部 47aと同様の帯状の形状となっている。曲げ部 55がスリットを有することにより、電気導体 4から端子部 48への熱伝導が抑制される。

[0061] 曲げ部 55の曲げは支持体 2の案内部 56の下端に延長部 47の外側の面を当てることにより行われる。支持体 2が、下方導電部 47aに対して曲げ部 55を曲げる部分の曲率を規制する案内部 56を有することにより、曲げの曲率が安定するとともに、屈曲せず、滑らかに曲がるので、応力集中がなぐ曲げ部の耐折損性を向上させ、信頼性が高まる。

[0062] 支持体 2には、延長部 47が下側へ移動するのを規制するストツバ 57が設けられる。

さらに、接続部 48と接続端子 54を接続したとき、延長部 47が、上側へ移動するのを規制するストツバ 58が、支持体 2に設けられる。

[0063] また、支持体 2には、曲げ部 55を外側に曲げたときの下方導電部 47aに対する曲げ角度を調整する曲げ角度調整部 59が設けられる。曲げ部 55を曲げる際には、曲げ部 55の外側端部が曲げ角度調整部 59の下面に当るまで手で押し当てて曲げるようにすれば、手を離すとスプリングバックで戻った後の曲げ角度を安定させることができる。

[0064] 延長部 47の先端の接続部 48で接続端子 54と、低電位部と接続するための低電位接続部である接続端子 54との接続が行われる。すなわち、接続部 48に、接続端子 5 4を揷入接続することにより、電気導体 4がコンデンサ 51を介して又は介さずに直接商用電源電位、あるいは加熱コイル 1に高周波電流を供給するインバータの入力する商用電源を整流した電位、あるいは大地に電気的に接続される。

[0065] 以上のように構成された誘導加熱装置について、以下、その動作および作用を説明する。なお、実施の形態 1で説明したのと同等の動作、作用については、説明を省略する。

[0066] 本実施の形態 3の誘導加熱装置は、電気導体 4の外周部から下方に向けて形成され下方導電部 47a、加熱コイル 1を支持する支持体 2の下側で外側又は内側に曲げられた曲げ部 55、及び接続部 48を具備する延長部 47を有する。延長部 47が曲げ部 55を有することにより、接続部 48までの距離を伸ばすことで電気導体 4から接続部 48への熱伝導を低減し、接続部 48の温度を下げることができる。すなわち、曲げ部 5 5は熱的接続低減手段 20の一態様であって、実施の形態 1の穴 13と同様の作用を有する。

[0067] また、曲げ部 55がスリットを有することにより、電気導体 4から端子部 48への熱伝導力その熱伝導方向に垂直な曲げ部 55の断面積が小さくなるのでさらに抑制される

[0068] また、熱的接続低減手段 20である曲げ部 55が反対方向に折り曲げる第 2の屈曲部 55aを有することにより、さらに電気導体 4から接続部 48までの距離を長くしかつ延長部 47が径方向及び下方へ伸びるのを抑制することができる。

[0069] また、曲げ部 55を曲げる部分近傍の断面形状を一様にすることにより、曲げ部 55 の曲げ部分への応力集中がなくなり、曲げ部 55の曲げ部分の強度（耐折損性）が向上する。これらにより、電気的接続が確実なものとなり、信頼性が高くコンパクト設計可能な誘導加熱装置が実現できる。

[0070] また、曲げ部 55の曲げは支持体 2の案内部 56の下端に延長部 47の外側の面を当てることにより形成されるので、曲げの曲率が安定する。また、屈曲せず、滑らかに曲げることが出来るので、応力集中がなぐ曲げ部の耐折損性を向上させ、信頼性を高めることが出来る。

[0071] 支持体 2には、延長部 47が下側へ移動するのを規制するストッパ 57が設けられる。ストッパ 57は、延長部 47 (接続部 48)の下側への移動量を規制するので、下側の部品との干渉防止が容易になり、構造的に安定した信頼性のあるものにすることができる。

[0072] さらに、支持体 2には、曲げ部 55を外側に曲げる際には、接続部 48には当らず、接続部 48と接続端子 54を接続したとき、延長部 47が、上側へ移動するのを規制するストッパ 58が設けられる。ストッパ 58は、接続端子 54 (接続部 48)の上側への移動量を規制するので、上側の部品との干渉防止が容易になり、構造的に安定した信頼性のあるものにすることができる。

[0073] さらに、支持体 2が曲げ部 55の曲げ角度を調整する曲げ角度調整部 59を有することにより、曲げ時のスプリングバックをカ卩味して一定の曲げ角度で曲げること力 S容易になり、接続端子 54の接続時の作業性が向上する。

[0074] (実施の形態 4)

図 6A、図 6B、図 6Cは本発明の第 4の実施の形態における誘導加熱装置を示すものである。実施の形態 3と同一要素については同一符号を付して説明を省略する。

[0075] 本実施の形態 4における誘導加熱装置は、電気導体 60をアルミニウムまたはアルミニゥム合金とし、延長部 61を別部材とするとともに、延長部 61の材質をステンレススチールとし、かつ、めっき処理を施したものである。ステンレススチールは SUS430または SUS304とし、メツキ処理は、ニッケルクロムめつき、クロムめつき、アルミメツキ等が行われる。

[0076] 電気導体 60の接続部 60aと延長部 61の接続部 61aとは、力しめ、溶接などの方法を用いて接続される。図 6Cは力しめにより接続される延長部 61の力められる前の形状を示すもので、接続部 61aの内側にくさび状の突起が形成された力しめ部 61b が形成され、接続部 6 laは電気導体 60の接続部 60aを挟み込んで力しめられることにより、接続部 60に接続される。異種金属接触による腐食が問題となる場合には、接続部にシリコン等を塗布し空気と遮断してもよい。

[0077] 延長部 61が電気導体 60に接続されると延長部 61は電気導体 60と略垂直になる。

この状態で、延長部 61を支持体 2に形成された開口部 62に揷入して電気導体 60を支持体 2上の絶縁板 6の上に載置する。延長部 61は案内部 56に沿うように挿入され、支持体 2の下方に突出する状態となる。

[0078] 次に、延長部 61は、指により案内部 56の下端に当てて支持体 2の外周方向（半径方向）に、曲げ角度調整部 59の表面に延長部 61の屈曲部である第 2の屈曲部の先端が当るまで指で抑えられて曲げられる。指で抑えるのをやめると延長部 61の曲げ部 55は、スプリングバックで戻り支持体 2に略平行になる。このように、曲げ角度調整部 59は、延長部 61の曲げ作業後の曲げ部 55と延長部 61の角度が略直角で安定するように作用する。

[0079] 以上のように、本実施の形態 4においては、電気導体 60をアルミニウムまたはアルミニゥム合金で作成し、延長部 61を別部材とするとともに、延長部 61をステンレススチールで作成している。曲げ部 55を有する延長部 61をステンレススチールとすることで、電気導体 60に適するアルミニウムまたはアルミニウム合金で延長部 61を形成するのに比べ、曲げ強度（耐折損性）が向上する。また、めっき処理により形成されたメッキ層を有することにより、ステンレススチールの耐酸化性が向上し、特に電気導体 60 と延長部 61の接続部の接触抵抗の増大を防止することができ、信頼性が向上する。なお、メツキ処理は、必要に応じて行えばよく省略しても良い。

[0080] なお、本実施の形態 3， 4では、各電気導体と低電位部（商用電源電位や大地等）との接続を各電気導体 4について一箇所の延長部 47, 61のみで行っている。一方、延長部 47， 61を各電気導体 4について複数個設けて、信頼性を増したり、同一電気導体 4につレ、て複数の延長部 47, 61間に電流を流して接続の有無を検知したりして、接続が良好の時のみ加熱コイル 1に通電する構成とすることにより安全性をさらに一層向上させることができる。

産業上の利用可能性

[0081] 以上のように、本発明にかかる誘導加熱装置は、人体への感電をなくし、かつ被加熱物の浮き上がりを防止した信頼性が高くコンパクト設計可能なものであるので、誘導加熱調理器などとして有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 誘導加熱装置であって、

被加熱物を載置するトッププレートと、

前記トッププレートの下方で、非磁性でアルミニウムと同等以上の導電率を有する金属で形成された前記被加熱物を誘導加熱可能な加熱コイルと、

前記トッププレートと前記加熱コイルとの間に前記加熱コイルと対向して配置され、非磁性でアルミニウムと同等以上の導電率を有する金属で形成された前記被加熱物を誘導加熱する際に浮力低減機能を有する電気導体とを備え、

前記電気導体は、前記電気導体から延出し少なくとも前記電気導体の下方に向力う部分が形成された延長部を有し、

前記延長部は、低電位部と接続するための低電位部側接続部に対して揷抜可能な接続部を有し、

前記延長部が、前記電気導体と前記接続部の間に前記電気導体から前記接続部への熱伝導を低減する熱的接続低減手段を有する、誘導加熱装置。

[2] 前記延長部は、前記加熱コイルの外周部より外側に位置するように設けられた、請求項 1に記載の誘導加熱装置。

[3] 前記熱的接続低減手段が、前記延長部の延出方向に対して垂直な断面の断面積がその両側における前記延長部の延出方向に対して垂直な断面の断面積より小さな部分である、請求項 1に記載の誘導加熱装置。

[4] 前記熱的接続低減手段が、前記延長部における 1または 2以上の穴が形成された部分である、請求項 1に記載の誘導加熱装置。

[5] 前記延長部が、屈曲部を有し、

前記延長部は、前記屈曲部において下方に曲げられ、前記屈曲部の延出方向に対して垂直な断面の断面積は、前記熱的接続低減手段の延出方向に対して垂直な断面の断面積より大きい、請求項 1に記載の誘導加熱装置。

[6] 前記加熱コイルを支持する支持体をさらに有し、前記延長部は、前記支持体の下方で前記加熱コイルの外周側又は内周側に曲げられる曲げ部を有する、請求項 1に記載の誘導加熱装置。前記加熱コイルを支持する支持体をさらに有し、前記延長部は、前記支持体の下方で外周側又は内周側に曲げられる曲げ部を有し、前記曲げ部または前記接続部が前記支持体に当たるようにして前記電気導体の上側への移動を規制する、請求項 1に記載の誘導加熱装置。

前記加熱コイルを支持する支持体をさらに有し、前記延長部は、前記支持体の下方で外周側又は内周側に曲げられる曲げ部を有し、前記曲げ部が前記熱的接続低減手段である、請求項 1に記載の誘導加熱装置。

前記曲げ部が反対方向に折り曲げられる第 2の屈曲部を有する、請求項 8に記載の誘導加熱装置。

前記曲げ部がスリットを有する、請求項 8に記載の誘導加熱装置。

前記支持体が、前記延長部の下側方向への移動を規制するストッパをさらに有する、請求項 8に記載の誘導加熱装置。

前記支持体が、前記低電位部側接続部が前記延長部の接続部に接続されると前記低電位部側接続部の上側方向への移動を規制するストッパをさらに有する、請求項 8に記載の誘導加熱装置。

前記支持体が、前記曲げ部の曲げ角度を調整する曲げ角度調整部を有する、請求項 8に記載の誘導加熱装置。

前記延長部が前記電気導体とは別部材であり、前記電気導体がアルミニウムまたはアルミニウム合金製であり、前記延長部がステンレススチール製である、請求項 1に記載の誘導加熱装置。

前記延長部が前記電気導体とは別部材であり、前記電気導体がアルミニウムまたはアルミニウム合金製であり、前記延長部がステンレススチール製であって、かつ、表面にめっき層を有する、請求項 1に記載の誘導加熱装置。

前記加熱コイルは、少なくとも空間を介して前記電気導体と対面し、前記延長部が前記空間を通過する風により冷却される、請求項 1に記載の誘導加熱装置。

前記加熱コイルより外周側で、かつ前記延長部より内周側の位置に、さらにダクトを有し、前記ダクトが、前記延長部の前記接続部に向けて冷却風を送る、請求項 1に記載の誘導加熱装置。