JP2004171926A - Induction heating device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に一般家庭での加熱調理や業務用で金属加熱等を行う誘導加熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の誘導加熱装置は、加熱コイル下面を主に冷却するか、または側面から加熱コイルの下面を主に冷却している(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特願2001−260753号公報(第3〜5図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
銅やアルミニウム等の鍋を加熱するために鉄鍋に適した約20ら約30kHzよりも高いやく40から約100kHzの高周波電流を加熱コイルに流さなければならなかった。また、高出力な誘導加熱装置が要望されている。周波数が高くなれば表皮効果で実効抵抗が高くなり発熱が大きくなる。また、電流値を大きくすると加熱コイルの自己発熱も大きくなる。以上のように誘導加熱装置の性能を高めるためには、加熱コイルの冷却を効率的に行うことが要求されている。
【0005】
本発明は、加熱コイルの中央から外周方向に加熱コイルの上面と下面との両方を同時に冷却できる誘導加熱装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、発熱の大きい加熱コイルを効率的に冷却するために、加熱コイルの中央に位置する通風穴を通して冷却風を加熱コイル上面に分岐誘導して加熱コイル上面の中央から放射状に冷却風を平面プレートと加熱コイルとの間の隙間を通過させるとともに加熱コイル下面も冷却できるように構成したものである。
【0007】
これにより、従来よりも高周波数の電流を加熱コイルに流したり、加熱コイルへ流す電流値を大きくして、加熱コイルの発熱が多くなっても、十分に冷却できる誘導加熱装置が得られる。特に非磁性金属を加熱することが可能になる。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、被加熱物を載置する平面プレートと、前記平面プレート下方に位置する加熱コイルと、前記平面プレートと加熱コイルとの間に設けた隙間と、送風装置と、前記加熱コイル下方に位置して前記送風装置が発生する風の一部を誘導して前記加熱コイルの略中央下から上方に送風を誘導する送風誘導壁とを有し、前記加熱コイルは略ドーナツ状で中央に通風穴を有し、前記通風穴の一部を偏って塞ぐ遮蔽突起部を有する構成としたものであり、加熱コイルの上下両面を冷却できるという作用を有する。
【0009】
請求項2に記載の発明は、送風誘導壁を通風穴の下方に位置させ、送風装置から送風される風の風下の位置に送風誘導壁を形成した構成としたものであり、加熱コイルの上下両面を冷却できるという作用を有する。
【0010】
請求項3に記載の発明は、送風誘導壁を複数個形成し、送風装置から送風される風を分断して加熱コイルの任意の部位に送風可能な構成としたものであり、加熱コイルの任意の部位を冷却できるという作用を有する。
【0011】
請求項4に記載の発明は、送風装置からの風の一部が送風誘導壁で加熱コイルに誘導され、さらに通風穴に位置する温度検知部で加熱コイルの上方と加熱コイルの下方に分離する構成としたものであり、加熱コイルの上下両面を冷却できるという作用を有する。
【0012】
請求項5に記載の発明は、通風穴に温度検知部を形成し、温度検知部が有する防風部材で通風穴からの風を遮る構成としたものであり、送風装置からの送風を通風穴の上下に分岐して加熱コイルの上下両面を冷却できるとともに、温度検知部が冷却風で冷却されにくいという作用を有する。
【0013】
請求項6に記載の発明は、防風部材は下方に尖った略円錐形状をした構成としたものであり、温度検知部を送風から保護するとともに、送風を加熱コイルの上下に損失が少ない分岐を可能にするという作用を有する。
【0014】
請求項7に記載の発明は、温度検知部は通風穴の中央から偏心して配置する構成としたものであり、送風を通風穴の一部から加熱コイルの上方に通過させると同時に通過した風の流れる方向を制御することができ、また温度検知部で加熱コイルの下方に送風を分岐させて温度検知部の位置と面積により下法に分岐する風の量を制御するという作用を有する。
【0015】
請求項8に記載の発明は、加熱コイルは基台と、コイルの中心から放射状に配置したフェライトと、コイル押さえと、前記コイル押さえはコイル外周を覆う壁と前記壁から前記コイル上面に伸設した複数の押さえ爪とを備え、壁に風穴を設けた構成としたものであり、加熱コイルの上方に誘導された風を放射状に放散させて加熱コイル上面から放射状に放散させて効率の良い冷却が可能になるという作用を有する。
【0016】
請求項9に記載の発明は、加熱コイルは基台と、コイルの中心から放射状に配置した上に開いたコ字状フェライトと、コイル押さえと、前記コイル押さえは加熱コイル外周に位置しフェライト配置の外周を覆う壁と前記壁から前記コイル上面に伸設した複数の押さえ爪とを備え、コ字状フェライトの内周凸部がコイル内周より内側に位置し、外周凸部がコイル外周より外側に位置し、前記コイル押さえの外周凸部間に位置する壁に風穴を設けた構成としたものであり、加熱コイルの上方に誘導された風を放射状に放散させて加熱コイル上面から放射状に放散させて効率の良い冷却が可能になると同時にフェライトの高さと同じ高さで風穴を形成することができて、高さがコンパクトな加熱コイルを設計することができるという作用を有する。
【0017】
請求項10に記載の発明は、加熱コイル外周に2本のリング状導体を上下方向に分離して略平行に配置し、上下のリング状導体の間に風穴が位置する構成としたものであり、加熱コイルの上方に誘導された風を放射状に放散させて加熱コイル上面から放射状に放散させて効率の良い冷却が可能になるという作用を有する。
【0018】
請求項11に記載の発明は、加熱コイル上部と平面プレートとの間に遮蔽板を配置し、通風穴からコイル上面に誘導された風が前記遮蔽板とコイル上面との間を通って加熱コイル外周に拡散する構成としたものであり、通風穴から加熱コイル上方に分岐した風を遮蔽板で押さえ込んで加熱コイル上部で放射状に放散させて加熱コイル上面を効率的に冷却することができるという作用を有する。
【0019】
請求項12に記載の発明は、コイル押さえは壁から中心に向かう複数の押さえ爪と、押さえ爪の先端付近に伸設した下方に凸な突起とを有し、突起がコイルに当接するとともに、押さえ爪本体はコイルから離れて位置する構成としたものであり、加熱コイルの上面を効率的に冷却できるという作用を有する。
【0020】
請求項13に記載の発明は、加熱コイル上部と平面プレートとの間に遮蔽板を配置し、遮蔽板と平面プレートとの間に非磁性金属板を配置し、加熱コイルと遮蔽板との間か遮蔽板と非磁性金属板との間か非磁性金属板と平面プレートとの間かの少なくとも一つ以上に隙間を設けて、通風穴からコイル上面に誘導された風が前記隙間を通って加熱コイル外周に拡散する構成としたものであり、加熱コイルと遮熱板と非磁性金属板と平面プレートとの間に任意に隙間を設けて通風穴からの冷却風を隙間に通すことでコイルより上に位置する任意の部品を冷却できるという作用を有する。
【0021】
請求項14に記載の発明は、加熱コイルを駆動する制御回路をインバータ回路で形成し、インバータ回路はアルミニウムや銅等の高導電率かつ低抵抗の非磁性金属を加熱可能とした構成としたものであり、加熱コイルの発熱が大きい場合でも加熱コイルの上下両面を均一に冷却するという作用を有する。
【0022】
【実施例】
(実施例1)
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【0023】
11は金属板で形成された上部が開口した直方体の外郭である。12は外郭の上部を塞ぐように固定される金属板で形成された天面枠であり、天面枠12には長方形の耐熱ガラス板で形成された平面プレート13が外周を天面枠12に接着されて水密的に固定されている。平面プレート13には鍋等を置く位置がデザインされている。14は天面枠12後方に横方向に配置された吸排気グリルであり、多数の通気穴15を有して天面枠12に着脱自在に載置されている。16は天面枠12を外郭11前部に固定するフックである。
【0024】
17は外郭11の左側に配置されたロースタであり、把手18を引き出して使用する。ロースタ17はシーズヒータ(図示せず)で加熱される構成である。19は制御回路20が収納された回路部である。21は操作部であり、使用するときは前面下部を軸支されて前方に傾斜して飛びだす構造になっている。
【0025】
22は外郭11の左部に配置された第1の加熱コイルであり誘導加熱により最大3kWの加熱能力がある。第1の加熱コイル22は約20kHzの周波数の電源で駆動され、磁性金属で形成された鍋等を加熱する。23は外郭11の右部に配置された第2の加熱コイルである。第2の加熱コイル23は約2kWの加熱能力がある。第2の加熱コイル23は金属の種類により約20kHzまたは約60kHzの周波数の電源で駆動される。第2の加熱コイル23の上方平面プレート13上に載置された鍋等の金属の種類が磁性金属か非磁性金属かは、第2の加熱コイル23の負荷電流から判別して駆動電源の周波数を決定する。磁性金属の場合は20kHzにし非磁性金属の場合は60kHzにする。
【0026】
前記制御回路20は第1の加熱コイル22に約20kHzの周波数の電流を供給し、第2の加熱コイル23に約20kHzと約60kHzの周波数の電流を供給するインバータ回路を備えている。
【0027】
24は3個で第1の加熱コイル22を支持する第1の支持ばねである。25は3個で第2の加熱コイル23を支持する第2の支持ばねである。26は第1の加熱コイル22と第2の加熱コイル23との中央奥に位置する円盤状のクイックラジエントヒータであり、ガラス鍋や土鍋等を加熱する機能がある。
【0028】
回路部19について説明する。第2の加熱コイル23を制御する上基板27と上基板27を収納する上基板ケース28と、第1の加熱コイル22を制御する中基板29と中基板29を収納する中基板ケース30と、第2の加熱コイル23に供給する電源を作る下基板31と下基板31を収納する下基板ケース32とを上から順に水平に積み重ねて、回路部19に収納されている。回路部19には外郭11の右後方に位置する収納部33が形成されている。
【0029】
34は送風装置を形成する縦軸型のシロッコファンであり、前記回路部19の収納部33に収納されて回路部19に送風する。上基板27、中基板29、下基板31のそれぞれにはシロッコファン34の送風口35に近い位置に上基板27には上ヒートシンク36、中基板29上には中ヒートシンク37、下基板31上には下ヒートシンク38がそれぞれ位置しており、各々の基板27、29、31上では発熱の多い各ヒートシンク36、37、38を最初に冷却する構成となっている。
【0030】
39は上基板ケース28の上に位置する基板ケースカバーであり、基板ケースカバー39の上部には第2の支持ばね25が位置する。基板ケースカバー39は天面40を有して略長方形の箱形状を成し、上基板ケース28とシロッコファン34との上に配置される。また、第2の加熱コイル23の下に送風空間41を挟んで基板ケースカバー39が位置することとなる。
【0031】
42は第2の加熱コイル23の中央に位置する円形の通風穴であり、通風穴42より小さい温度検知部43が通風穴42の中心から偏心して通風穴42の一部を塞ぐ位置に配置されている。温度検知部43は通風穴42の一部を遮蔽する遮蔽突起部を形成する。
【0032】
前述のように上ヒートシンク36は上基板27のシロッコファン34に近い位置に配置されている。44は前記基板ケースカバー39に設けられ、前記第2の加熱コイル23の通風穴42下に位置して、概略通風穴42の直径に近い大きさの略円形の第1の貫通穴であり、第1の貫通穴44の外周には垂直方向でシロッコファン34の風下側に半円状の第1の送風誘導壁45が設けてある。第1の送風誘導壁45は基板ケースカバー39の天面40から下方に垂直に伸設されている。46は第2の貫通穴であり、前記第1の貫通穴44よりシロッコファン34側に位置して第2の送風誘導壁47が第2の貫通穴46の風下側に設けてある。48は第3の貫通穴であり、第2の貫通穴46よりさらにシロッコファン34側に位置する。49は第3の貫通穴48の風下側に設けられた第3の送風誘導壁である。第1の送風誘導壁45は第2の送風誘導壁47よりも下方に長く伸設され、第2の送風誘導壁47は第3の送風誘導壁49よりも下方に長く伸設されている。また、第1の貫通穴44は第2の貫通穴46よりも開口面積は大きく、第2の貫通穴46は第3の貫通穴48よりも開口面積は大きい。
【0033】
第2の加熱コイル23は、コ字状に形成され上方向に開口したフェライト50と、このフェライト50を12本放射状に配置してインサート成形したPPS樹脂等で略円盤状に形成された基台51と、直径0.05mmの自己融着型エナメル線を約1600本撚って太い導線52を形成しこの導線52で中央を開口した円盤状に熱融着させて成形したコイル53と、コイル53を押さえるコイル押さえ54とを有している。コイル53は巻き数を増すために2層に巻いてある。巻き方は中心から1層目と2層目とを交互に巻きながら外周へと巻いて行く方法である。
【0034】
コイル押さえ54は垂直方向に円筒状に形成しコイル53外周に位置する壁55と、壁55から放射状に中心に向かう4本の押さえ爪56と、押さえ爪56の先端付近に下向きに凸な突起57が設けてある。突起57以外の押さえ爪56の伸設部58はコイル53には接することなく突起57のみがコイル53の上面に当接することとなり、コイル53と押さえ爪56との間に約2mmの隙間59ができる。この隙間59を冷却風が通過する。
【0035】
温度検知部43は、前記基台51の通風穴42に下方に向かって伸設された逆円錐形状の防風部材60の凹状収容部61と、PPS樹脂等で形成され逆円錐形状で前記防風部材60に固定された温度検知台62と、サーミスタ等を用いた温度検知素子63を上面に保持した温度検知ユニット64と、保持ばね65とで構成されている。前記温度検知ユニット64を保持ばね65で平面プレート13の下面に押圧して、温度検知素子63が平面プレート13の下面に直接当接して平面プレート13の温度を検知する構成になっている。防風部材60と温度検知台62との間には約1mm幅の空間66があり、この空間66が通風穴42を通過する風による冷却から温度検知素子63を熱的に断熱する機能がある。
【0036】
前述のように温度検知部43を通風穴42の中心から偏心して位置させることで、シロッコファン34から送られる風を通風穴42から第2の加熱コイル23上面の隙間59に誘導するときに温度検知部43の配置を変えることで任意の方向に風を誘導することができる。つまり、第2の加熱コイル23の上面を放射状に流れる風の強い方向があると、通風穴42のこの風の強い方向に温度検知部43を配置することで、通風穴42からの風が温度検知部43に邪魔されて弱まる。
【0037】
一方放射状に流れる風の弱い方向は温度検知部43に邪魔された風の一部が流入して風が強まり、結果としてシロッコファン34からの一方向の風を偏心した温度検知部43を有する通風穴42を通すことで、第2の加熱コイル23上面の隙間59を均等に流すことができて、コイル53上面を均等に冷却することができるので、コイル53上面の温度上昇に偏りが無くなる。
【0038】
また、温度検知部43で反射された風は第2の加熱コイル23下面に沿って第2の加熱コイル23外周に向かって送風空間41を放射状に流れて、第2の加熱コイル23下面を均等に冷却することができるのでコイル53下面の温度上昇に偏りが無くなる。
【0039】
67は基台51にインサート成形で配置されたコ字状のフェライト50の外周凸部であり、68はフェライト50の内周凸部である。フェライト50は外周凸部67と内周凸部68とを上方に向けて、基台51の外周に均等な角度で放射状に12個配置されている。外周凸部67と外周凸部67との間は比較的低い外周凹部69が12カ所形成されている。
【0040】
ここで、コイル押さえ54の壁55には風穴70が外周に10箇所設けてある。風穴70は壁55を貫通した穴であり、コイル押さえ54を基台51にセットすると、基台51の外周凹部69の角度に風穴70が位置するように配置されている。これにより、通風穴42から第2の加熱コイル23上面に誘導された風は、押さえ爪56とコイル53上面の間の隙間59を通過して外周凹部69の外側に位置する風穴70から第2の加熱コイル23外方に放散される。風穴70の高さはコイル53の高さとほぼ同じ高さである。
【0041】
71はリング状導体である第1のリングであり、シリコンゴム被覆電線をリング状にかしめやはんだ等で接続して前記コイル押さえ54の壁55内周に沿って配置されている。
【0042】
第1のリング71は前記コイル53と同一中心の円周でコイル53外周の外側にコイル53より約3mm高い位置でコイル53外周に配置されている。72はリング状導体である第2のリングであり、シリコンゴム被覆電線をリング状にかしめやはんだ等で接続して前記基台51の外周溝部73に沿って前記外周凸部67外側に設けられた載置リブ74にセットされて配置されている。
【0043】
第2のリング72は前記コイル53と同一中心の円周でコイル53外周より外側にコイル53より約5mm低い位置にコイル53外周に配置されている。前述のコイル押さえ54の風穴70は第1のリング71の高さと第2のリング72の高さとの間に位置し、第1のリング71と第2のリング72の外側に位置することとなる。
【0044】
75は遮蔽板であり、遮蔽板75は略円盤状に形成された0.3mmのマイカ板をプレス型で打ち抜いて形成された上遮蔽板76と、上遮蔽板76と同じく0.3mmのマイカ板で形成された下遮蔽板77と、上遮蔽板76と下遮蔽板77との間に塗布した導電性塗膜78と、導電性塗膜78の両端に電機的に接続されて下向きに伸設した一対の電極79とを有している。電極79は電気的に接地されている。導電性塗膜78は上遮蔽板76と下遮蔽板77とで電気的に絶縁されている。上遮蔽板76と下遮蔽板77とは接着されている。遮蔽板75の略中央には前記温度検知部43の位置に温度検知部43の外周と同じ大きさの嵌合穴80が開けてある。遮蔽板75を押さえ爪56に載置したときに前記嵌合穴80が温度検知部43に嵌合して位置決めになるとともに、加熱コイル23上面の隙間59と遮蔽板75上面の空間とを遮断する。この嵌合穴80からは前記シロッコファン34からの送風は遮蔽板75上方にはほとんど漏れない。この構成により通風穴42から第2の加熱コイル23上面に通過した風は遮蔽板75に上方への進路を阻まれて上昇せずに遮蔽板75に沿って通風穴42から放射状に外周へと流れることとなる。
【0045】
81は遮蔽板75の上に位置し前記平面プレート13の下に密着した非磁性金属板である厚さ1mmのアルミニウム板で形成された略半月状のシールド板である。シールド板81は2枚を使用してドーナツ状に配置し前記遮蔽板75上に位置し、シールド板81の外周から伸設した各々2カ所の曲げ爪82を曲げて取り付ける。シールド板81とシールド板81との間は約10mm間隔を開けておく。シールド板81の投影面は前記コイル53の投影とほぼ一致する。シールド板81は下面が前記遮蔽板75に密着するとともに上面を前記平面プレート13に密着している。
【0046】
83は第2の加熱コイル23の基台51外周溝部73に収納されて固定された透明リングであり、基台51の外周溝部73に備えられて水平方向に発光する発光ダイオード84の光を第2の加熱コイル23のほぼ外周に沿って光りの輪を上方に放射する。この光の輪は平面プレート13を介して使用時に第2の加熱コイル23の位置を知らせて鍋を置く位置を知らせる機能がある。
【0047】
85は基台51の外周近傍に備えられた一対の温度検知センサであり、前記遮蔽板75の温度を下方から検知する。前記外周凸部67は第2の加熱コイル23外周に均等な角度で12カ所設けてあり、従って外周凹部69は均一な角度で12カ所存在する。
【0048】
一方コイル押さえ54の壁55に設けられた外周凹部69に対応する風穴70は10カ所である。残りの2カ所は壁55に風穴70が無い状態である。その位置がこの一対の温度検知センサ85の取付位置である。従って、通風穴42を通ってコイル53上面に沿って放射状に放散された風が風穴70から排気されるときに、温度検知センサ85上を通過した風は風穴70が無いので円滑にコイル押さえ54の外周外方に流れることができない。よって温度検知センサ85上を通過する風は他の放射状に排気される空気の流れよりも弱い流れとなる。結果として温度検知センサ85は冷却風の影響が小さく、精度の高い温度検知が可能になる。
【0049】
86は基板ケースカバー39天面40の第1の加熱コイル22近傍に開口した分流口である。シロッコファン34からの送風で上基板27上を流れた風は上ヒートシンク36を冷却した後、一部は基板ケースカバー39上に達し第2の加熱コイル23を冷却する。基板ケースカバー39上面へ流れた風以外は基板ケースカバー39天面40の下を流れて、分流口86から第1の加熱コイル22下面へ送風される。第1の加熱コイル22は駆動周波数が20kHzと比較的低いので分流口86からの風が第1の加熱コイル22下面を冷却することで、第1の加熱コイル22の冷却は充分である。第1の加熱コイル22を冷却した風は温風となって吸排気グリル14から後方へ排気される。87は第2の加熱コイル23上の平面プレート13に載置したアルミニウム製の鍋である。
【0050】
以上のように構成された誘導加熱装置について、図1を用いてその動作を説明する。まず、平面プレート13の第2の加熱コイル23上にアルミニウム製鍋87を載置する。第2の加熱コイル23に通電する。制御回路20は第2の加熱コイル23への通電と同時にシロッコファン34を駆動する。制御回路20は通電の負荷電流から鍋87が非磁性金属製であることを検知する。非磁性金属を検知した制御回路20は第2の加熱コイル23へ供給する電源の周波数を60kHzにする。
【0051】
第2の加熱コイル23から60kHzの交番磁界が発生すると、アルミニウム製の鍋87は底面に電磁誘導により渦電流が発生して加熱される。同時に自身の電流により第2の加熱コイル23からの磁界に対して反発する磁界が発生する。結果として鍋87に浮力が発生する。この浮力を低減するために第2の加熱コイル23が発生する交番磁界中に非磁性金属のシールド板81を配置するのである。位置は第2の加熱コイル23と鍋87との間である。この状態で第2の加熱コイル23に60kHzの交番電流を流すと発生する磁界によりシールド板81内に渦電流が発生し、この渦電流により発生する磁界に第2の加熱コイル23からの磁界が反発して第2の加熱コイル23中心部に磁束が集中する。磁束が集中するために鍋87の底面では渦電流が発生しジュール熱で鍋87が加熱される。
【0052】
ここでシールド板81がない場合は第2の加熱コイル23からの磁界が鍋87底全体に平均に分布するために鍋底に発生するジュール熱が少ない割に磁界は鍋に達しているので浮力は発生する。一方シールド板81がある場合には一部の磁束はシールド板81で吸収されるので鍋87に達する磁束は比較的少ない。従って発生する浮力は比較的少なくなる。
【0053】
しかし、シールド板81からの磁界により反発した磁束が鍋87の中央付近に集中するために表皮効果により鍋87底で発生するジュール熱は比較的多くなる。結果としてシールド板81を備えると鍋87に発生する浮力は低減されるが、発熱量は維持できることとなる。
【0054】
遮蔽板75の働きについて説明する。第2の加熱コイル23と鍋87底面とは相対する略平面であり電気的にはコンデンサを形成することとなる。60kHzで第2の加熱コイル23を駆動した場合は、このコンデンサの一方の電極である第2の加熱コイル23に交番電流を流すので交番電界をかけることになり、鍋87底に電位が発生する。この電位の発生した鍋87に人間が触れると感電するのでこの電界を遮蔽する必要がある。鍋87底を接地すればよいが現実的ではない。そこで鍋87底に変わる遮蔽板75の導電性塗膜78を第2の加熱コイル2と鍋87底との間に位置させて第2の加熱コイル23と導電性塗膜78とでコンデンサを形成する。第2の加熱コイル23の交番電界によって導電性塗膜78に電位が発生しても電極79を介して接地されているので鍋87底に電位が発生することはない。
【0055】
第2の加熱コイル23に20kHzの交番電流を供給する場合は周波数が比較的低いので鍋87底に人間が感じる程度の電位が発生するまでには至らない。第1の加熱コイル22の場合も20kHzの交番電流を供給するので同じである。
【0056】
第2の加熱コイル23に60kHzの交番電流を供給する場合は、シールド板81には渦電流によって若干の発熱がある。シールド板81の上面は平面プレート13に密着しているので熱伝導により平面プレート13を介して空中へ放熱する。
【0057】
鍋87の加熱に伴いコイル53も自己発熱して温度が上昇する。シロッコファン34は吸排気グリル14から吸入して空気を送風口35から上基板27、中基板29下基板31へ送風する。上基板27へ送風された空気は最初に上ヒートシンク36を冷却する。
【0058】
さらに上基板27上を進むと風の一部は第3の送風誘導壁49にぶつかって第3の貫通穴48を通過して基板ケースカバー39天面40の上の送風空間41に吹き上げられる。
【0059】
また、風の一部は第2の送風誘導壁47にぶつかって第2の貫通穴46を通過して基板ケースカバー39の上面の送風空間41に吹き上げられる。最後に第1の送風誘導壁45にぶつかって第1の貫通穴44を吹き上がって基板ケースカバー39上に達し、第2の加熱コイル23の通風穴42に達する。
【0060】
ここで一部の風は温度検知部43に遮られて第2の加熱コイル23下面の送風空間41を通風穴42を中心に放射状に放散される。通風穴42を通過した風は遮蔽板75にぶつかって遮蔽板75下面を放射状に放散される。この風の流れはやがてコイル押さえ54の押さえ爪56とコイル53の間の隙間59を通過してコイル53を冷却しながらコイル押さえ54の壁55に達する。壁55に達した風は第1のリング71と第2のリング72の間を通過して外周凸部67の間の外周凹部69を通過して10カ所ある壁55の風穴70を通過して第2の加熱コイル23外方へ放散される。通風穴42を通過するときにシロッコファン34からの風は第1の送風誘導壁45にぶつかって風下に強く流れようとする。
【0061】
しかし、通風穴42の風下側には温度検知部43が設けてあるので、温度検知部43にぶつかった風の一部が第2の加熱コイル23下面に流れるとともに、通風穴42を通って第2の加熱コイル23上面に流れる風は通風穴42の風下に位置する温度検知部43によって風下側の風が弱くなり、温度検知部43にぶつかった風が風上側に跳ね返るので通風穴42を通過した時点で第2の加熱コイル23の上面を均等な強さで放射状に放散される風の流れになる。従って隙間59を放射状に均等な風が通風穴42から風穴70まで障害物がなく円滑にコイル53上面を流れることとなり、コイル53の冷却を効率的に行うことが出来る。温度検知部43の下部の防風部材60は逆円錐形状なので冷却風が第2の加熱コイル23上面と下面とに分離する際に圧損を少なく少なくすることができる。
【0062】
第2の加熱コイル23下面では第3の貫通穴48と第2の貫通穴46と第1の貫通穴44とから吹き上げて通風穴42を通過しなかった風が第2の加熱コイル23下を放射状に放散されてコイル53下面を冷却しながら第2の加熱コイル23外方へ放散される。このとき第2の貫通穴46と第3の貫通穴48を通過した風が第1の貫通穴44を通過した風と合流して全体として第2の加熱コイル23の下面を流れる冷却風は放射状に均等に流れることとなり、第2の加熱コイル23の冷却を効率的に行うことができる。
【0063】
鍋87が磁性金属製である場合は、例えばホーロー鍋等であれば、制御回路20は負荷電流から判断して第2の加熱コイル23に20kHzの交番電流を供給する。20kHzの磁界ではシールド板81にはほとんど渦電流は発生しないのでシールド板81の発熱は問題にはならない。
【0064】
以上にように本実施例によれば、基板ケースカバー39の第1の貫通穴44を通風穴42の下に設けるとともに、通風穴42に温度検知部43を設け、遮蔽板75とコイル53との間に隙間59を設けることで、第2の加熱コイル23上面の冷却を第2の加熱コイル23の中心である通風穴42からの均等な放射状冷却風で効率的に行うことが出来るとともに、第2の貫通穴46と第3の貫通穴48とを設けることで第2の加熱コイル23下面の冷却を第2の加熱コイル23の中心から放射状に均等に冷却することができ、第2の加熱コイル23の上面と下面の両方を同時にしかも放射状に均等に冷却することができる。
【0065】
(実施例2)
以下本発明の第2の実施例について、図面を参照しながら説明する。図7において、平面プレート13、第2の加熱コイル23、上基板27、上基板ケース28、上ヒートシンク36、送風空間41、基板ケースカバー39、天面40、通風穴42、温度検知部43、第1の貫通穴44、第1の送風誘導壁45、第2の貫通穴46、第2の送風誘導壁47、第3の貫通穴48、第3の送風誘導壁49、フェライト50、基台51、コイル53、コイル押さえ54、壁55、押さえ爪56、突起57、伸設部58、隙間59、防風部材60、凹状収容部61、温度検知台62、温度検知素子63、温度検知ユニット64、保持ばね65、空間66、外周凸部67、内周凸部68、外周凹部69、風穴70、第1のリング71、第2のリング72、外周溝部73、載置リブ74、導電性塗膜78、電極79、透明リング83、は実施例1と同一の機能と形状であり、同一の符号を使用する。
【0066】
図1の構成と異なるのは非磁性金属板であるシールド板90の上面に高さが2mmの当て突起部91を複数設けたことと、遮蔽板92の嵌合穴93を通風穴42よりも大きい面積で開口した点である。突起部91を設けたためにシールド板90と平面プレート13との密着がなくなり、シールド板90と平面プレート13との間に約2mmの隙間94が発生する。
【0067】
また、嵌合穴93を大きくすることで、通風穴42から吹き上げる風が嵌合穴93を通過してシールド板90まで達することができる。
【0068】
上記のように構成された誘導加熱装置について、以下その動作を説明する。まず、シロッコファン34からの風が通風穴42を通過するまでは実施例1と同じである。また、第2の加熱コイル23下面で放散される風の動きも実施例1と同じである。
【0069】
通風穴42を通過した風について、嵌合穴93を通過した風は温度検知部43にぶつかって一部は遮蔽板92下面に沿ってコイル53上面を冷却しながら放射状に放散される。嵌合穴93を通過した風はシールド板90の中央を通過して平面プレート13にぶつかって、シールド板90と平面プレート13との間の隙間94を外周方向へ平面プレート13下面に沿って放射状に放散される。このときシールド板90と平面プレート13の下面を冷却しながら放射状に放散されることとなる。
【0070】
以上のように、通風穴42を通過した風をシールド板90と平面プレート13との間に設けた隙間94を通過させることにより、シールド板90や平面プレート13の冷却を行うことができる。
【0071】
なお、第1の実施例において第2の加熱コイル23のコイル53を2層にしたが、ターン数を増やすために3層や4層にしても良い。また、第2の実施例では、平面プレート13とシールド板90との間に隙間94を設けたが、シールド板90と遮蔽板92との間に隙間94を設けても良いし、遮蔽板92とコイル押さえ54との間に隙間94を設けても良いことは言うまでもない。
【0072】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、加熱コイルの下面と上面を中央から均等な放射状の冷却風で効率的に冷却することができる優れた誘導加熱装置を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1における第2の加熱コイルの部分断面図
【図2】本発明の実施例1における誘導加熱装置の分解斜視図
【図3】本発明の実施例1における誘導加熱装置の制御部の斜視図
【図4】本発明の実施例1における誘導加熱装置の平面図
【図5】本発明の実施例1における第2の加熱コイルの部分斜視図
【図6】本発明の実施例1における第2の加熱コイルの部分斜視図
【図7】本発明の実施例2における第2の加熱コイルの部分断面図
【符号の説明】
13 平面プレート
23 第2の加熱コイル(加熱コイル)
34 シロッコファン(送風装置)
42 通風穴
43 温度検知部
45 第1の送風誘導壁
47 第2の送風誘導壁
49 第3の送風誘導壁
50 フェライト
51 基台
53 コイル
54 コイル押さえ
55 壁
56 押さえ爪
58 伸設部(押さえ爪本体)
59 隙間
60 防風部材
67 外周凸部
70 風穴
71 第1のリング(リング状導体)
72 第2のリング(リング状導体)
75 遮蔽板
81 シールド板(非磁性金属板)
90 シールド板(非磁性金属板)
92 遮蔽板
94 隙間[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an induction heating device that mainly performs heating and cooking in a general household or heats a metal for business use.
[0002]
[Prior art]
In a conventional induction heating apparatus, the lower surface of the heating coil is mainly cooled, or the lower surface of the heating coil is mainly cooled from a side surface (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application No. 2001-260753 (FIGS. 3 to 5)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
To heat a pot of copper or aluminum, a high frequency current of about 40 to about 100 kHz had to be passed through the heating coil sooner than about 20 to about 30 kHz suitable for an iron pot. In addition, a high-output induction heating device is demanded. The higher the frequency, the higher the effective resistance due to the skin effect and the greater the heat generation. When the current value is increased, the self-heating of the heating coil also increases. As described above, in order to enhance the performance of the induction heating device, it is required to efficiently cool the heating coil.
[0005]
An object of the present invention is to provide an induction heating device capable of simultaneously cooling both the upper surface and the lower surface of a heating coil from the center of the heating coil to the outer periphery.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, the present invention is to efficiently cool a heating coil that generates a large amount of heat. The configuration is such that cooling air passes radially from the center through a gap between the flat plate and the heating coil, and that the lower surface of the heating coil can also be cooled.
[0007]
This makes it possible to obtain an induction heating device that can sufficiently cool even if a higher-frequency current is supplied to the heating coil than before and the current value supplied to the heating coil is increased, so that the heating coil generates more heat. In particular, it becomes possible to heat a non-magnetic metal.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The invention according to
[0009]
The invention according to claim 2 has a configuration in which the ventilation guide wall is positioned below the ventilation hole, and the ventilation guide wall is formed at a position leeward of the wind blown from the blower, and the upper and lower portions of the heating coil are formed. It has the effect that both sides can be cooled.
[0010]
The invention according to claim 3 has a configuration in which a plurality of air blowing guide walls are formed, and the air blown from the air blowing device is divided so that the air can be blown to an arbitrary portion of the heating coil. Has the effect that the part can be cooled.
[0011]
According to the fourth aspect of the invention, a part of the wind from the blower is guided to the heating coil by the ventilation guide wall, and further separated into the upper part of the heating coil and the lower part of the heating coil by the temperature detection unit located in the ventilation hole. It has the function of cooling both upper and lower surfaces of the heating coil.
[0012]
The invention according to
[0013]
According to a sixth aspect of the present invention, the windproof member is configured to have a substantially conical shape that is pointed downward, and protects the temperature detection unit from airflow, and branches the airflow above and below the heating coil with less loss. It has the effect of making it possible.
[0014]
According to a seventh aspect of the present invention, the temperature detecting portion is configured to be disposed eccentrically from the center of the ventilation hole. The flow direction can be controlled, and the temperature detection unit has a function of branching the airflow below the heating coil and controlling the amount of air branched in the lower direction according to the position and area of the temperature detection unit.
[0015]
The invention according to claim 8 is such that the heating coil is a base, a ferrite radially arranged from the center of the coil, a coil retainer, and the coil retainer extends from the wall covering the coil outer periphery to the coil upper surface from the wall. With a plurality of holding claws and a hole formed in the wall, which radiates the wind induced above the heating coil radially and radiates it radially from the upper surface of the heating coil to achieve efficient cooling Has the effect that it becomes possible.
[0016]
According to a ninth aspect of the present invention, the heating coil has a base, a U-shaped ferrite which is arranged radially from the center of the coil and opened, a coil retainer, and the coil retainer is located on the outer periphery of the heating coil and has a ferrite arrangement. A wall covering the outer periphery of the coil and a plurality of pressing claws extending from the wall to the upper surface of the coil, wherein an inner peripheral convex portion of the U-shaped ferrite is located inside the coil inner periphery, and an outer peripheral convex portion is located outside the coil outer periphery. It is a configuration in which a wind hole is provided in a wall located between the outer peripheral convex portions of the coil retainer, and the wind guided above the heating coil is radiated radially to radiate from the upper surface of the heating coil. At the same time, cooling can be performed efficiently, and at the same time, the air hole can be formed at the same height as the ferrite, so that a heating coil having a compact height can be designed.
[0017]
According to a tenth aspect of the present invention, two ring-shaped conductors are vertically arranged on the outer periphery of the heating coil so as to be substantially parallel to each other, and an air hole is located between the upper and lower ring-shaped conductors. This has the effect that the wind induced above the heating coil is radiated radially and radiated from the upper surface of the heating coil to allow efficient cooling.
[0018]
According to an eleventh aspect of the present invention, a shielding plate is disposed between the upper portion of the heating coil and the flat plate, and the wind guided to the upper surface of the coil from the ventilation hole passes between the shielding plate and the upper surface of the coil. It is a structure that diffuses to the outer periphery, and the wind diverged from the ventilation hole to the upper part of the heating coil is held down by the shielding plate and radiated radially at the upper part of the heating coil, so that the upper surface of the heating coil can be cooled efficiently. Having.
[0019]
According to the invention as set forth in
[0020]
According to a thirteenth aspect of the present invention, a shielding plate is disposed between the upper portion of the heating coil and the flat plate, a non-magnetic metal plate is disposed between the shielding plate and the flat plate, and a space between the heating coil and the shielding plate is provided. A gap is provided in at least one or more between the shielding plate and the non-magnetic metal plate or between the non-magnetic metal plate and the flat plate, and the wind guided to the coil upper surface from the ventilation hole passes through the gap. It is configured to diffuse to the outer periphery of the heating coil, and an arbitrary gap is provided between the heating coil, the heat shield plate, the non-magnetic metal plate, and the flat plate to allow cooling air from the ventilation hole to pass through the gap. This has an effect that any part located above can be cooled.
[0021]
According to a fourteenth aspect of the present invention, a control circuit for driving the heating coil is formed by an inverter circuit, and the inverter circuit is configured to be capable of heating a high-conductivity, low-resistance nonmagnetic metal such as aluminum or copper. In addition, even when the heat generated by the heating coil is large, the upper and lower surfaces of the heating coil are uniformly cooled.
[0022]
【Example】
(Example 1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0023]
[0024]
[0025]
[0026]
The
[0027]
[0028]
The
[0029]
[0030]
[0031]
[0032]
As described above, the
[0033]
The
[0034]
The
[0035]
The
[0036]
As described above, the
[0037]
On the other hand, in the direction in which the wind flowing in a radial direction is weak, a part of the wind obstructed by the
[0038]
Further, the wind reflected by the
[0039]
[0040]
Here, air holes 70 are provided at ten locations on the outer periphery of the
[0041]
[0042]
The
[0043]
The
[0044]
[0045]
[0046]
[0047]
85 is a pair of temperature detection sensors provided near the outer periphery of the
[0048]
On the other hand, there are ten
[0049]
[0050]
The operation of the induction heating device configured as described above will be described with reference to FIG. First, the aluminum pan 87 is placed on the
[0051]
When an alternating magnetic field of 60 kHz is generated from the
[0052]
If the
[0053]
However, since the magnetic flux repelled by the magnetic field from the
[0054]
The function of the shielding
[0055]
In the case where an alternating current of 20 kHz is supplied to the
[0056]
When an alternating current of 60 kHz is supplied to the
[0057]
With the heating of the pot 87, the
[0058]
When the air further travels on the
[0059]
In addition, a part of the wind hits the second
[0060]
Here, a part of the wind is blocked by the
[0061]
However, since the
[0062]
On the lower surface of the
[0063]
If the pot 87 is made of a magnetic metal, for example, if it is an enamel pot or the like, the
[0064]
As described above, according to the present embodiment, the first through
[0065]
(Example 2)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 7, the
[0066]
1 differs from the configuration of FIG. 1 in that a plurality of
[0067]
In addition, by increasing the size of the
[0068]
The operation of the induction heating device configured as described above will be described below. First, the operation is the same as that of the first embodiment until the wind from the
[0069]
With respect to the wind that has passed through the
[0070]
As described above, the
[0071]
In the first embodiment, the
[0072]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to realize an excellent induction heating device capable of efficiently cooling the lower surface and the upper surface of the heating coil from the center with uniform radial cooling air.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a second heating coil according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of the induction heating device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view of a control unit of the induction heating device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view of the induction heating device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a partial perspective view of a second heating coil according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a partial perspective view of a second heating coil according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a partial sectional view of a second heating coil according to the second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
13 Flat plate
23 Second heating coil (heating coil)
34 Sirocco fan (blower)
42 Ventilation hole
43 Temperature detector
45 First ventilation guide wall
47 Second ventilation guide wall
49 Third ventilation guide wall
50 Ferrite
51 base
53 coils
54 Coil Holder
55 walls
56 Holding Claw
58 Extension part (holding claw body)
59 gap
60 Windproof material
67 Outer convex part
70 Windhole
71 First ring (ring-shaped conductor)
72 Second ring (ring-shaped conductor)
75 Shield plate
81 Shield plate (non-magnetic metal plate)
90 Shield plate (non-magnetic metal plate)
92 Shield plate
94 gap
Claims (14)
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