JP2005197016A

JP2005197016A - 電磁誘導加熱調理器

Info

Publication number: JP2005197016A
Application number: JP2004000010A
Authority: JP
Inventors: Masao Morita; 正夫守田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-01-05
Filing date: 2004-01-05
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2024-01-05
Also published as: JP4041069B2

Abstract

【課題】簡潔な構成により消去磁界を適切に生成できる電磁誘導加熱調理器を得る。
【解決手段】複数の誘導加熱コイル１１，１２と、複数の誘導加熱コイル１１，１２に高周波電流を供給する高周波電流発生装置４１，４２とを備えた電磁誘導加熱調理器において、複数の誘導加熱コイル１１，１２を取り囲むように設けられ高周波電流発生装置４１，４２の出力であるそれぞれの誘導加熱コイル１１，１２に流れる電流の総和に応じた電流を供給される複数の誘導加熱コイル１１，１２に共通の消去磁界発生リング３を設けた。
【選択図】図１

Description

この発明は、電磁誘導加熱調理器、特に、複数の誘導加熱コイルおよび高周波電流発生装置を備えた電磁誘導加熱調理器の磁気消去構成に関するものである。

従来の電磁誘導加熱調理器では、漏れ磁束を低減するために、鍋などを加熱するための高周波コイルと同心円に配置されたリング状の消去磁界発生導体を用いている（例えば、特許文献１参照）。
このリング状の消去磁界発生導体に高周波コイルと同波形で逆位相の電流を流すことにより、外部に輻射する不要な磁界を低減している。

特開平６−２６０２７２号公報（第３頁、図１）

このような電磁誘導加熱調理器にあっては、それぞれの高周波コイル毎に、リング状の消去磁界発生導体を取り付けなければならず、また、それぞれに消去電流発生手段が必要である。
たとえば、高周波コイルが２つ取り付けられた電磁誘導加熱調理器では、リング状の消去磁界発生導体が２つ、消去電流発生手段が２つそれぞれ必要となり、コストがかさむという欠点があった。また、多くの設置スペースを必要とするという欠点があった。

この発明は、簡潔な構成により消去磁界を適切に生成できる電磁誘導加熱調理器を得ようとするものである。

この発明に係る電磁誘導加熱調理器では、複数の誘導加熱コイルを取り囲むように設けられ前記高周波電流発生装置の出力であるそれぞれの誘導加熱コイルに流れる電流の総和に応じた電流を供給される消去磁界発生部材を設けたものである。

この発明によれば、簡潔な構成により消去磁界を適切に生成できる電磁誘導加熱調理器を得ることができる。

実施の形態１．
この発明による実施の形態１を図１から図６までについて説明する。図１は実施の形態１における回路構成を示す接続図である。図２は消去磁界発生リング外周部の磁束密度計算に用いたモデルの構成を示す平面図である。図３から図６までは消去磁界発生リング外周部の磁束密度計算結果を示す曲線図である。

図１は、この発明による実施の形態１における電磁誘導加熱調理器を示す回路図であり、誘導加熱コイルが２つ（１１，１２）の場合を示している。
図１において、２つの誘導加熱コイル１１，１２にそれぞれ商用周波電力を受け商用周波を高周波に変換する周波数変換要素を有する高周波電流発生装置４１，４２が接続されている。誘導加熱コイル１１は高周波電流発生装置４１に接続され、これらとに直列に変流器１の１次コイル２１が接続されている。また、誘導加熱コイル１２は高周波電流発生装置４２に接続され、これらとに直列に変流器１の１次コイル２２が接続されている。
２つの誘導加熱コイル１１，１２には負荷鍋３１，３２が載置されている。高周波電流発生装置４１，４２から高周波電流を誘導加熱コイル１１，１２に流すことにより、負荷鍋３１，３２を加熱できる。
変流器１の２次側では、変流器１の２次コイル３に導電部材からなる消去磁界発生リング２が接続される。

原理について説明する。ここで用いる変流器１は、一般的な変流器と異なり、１次側が複数（この例では２つ）存在するものである。例えば、変流器１次側２１の巻線数を１０とし、変流器１の１次側２１に高周波電流が１０Ａ流れ、変流器１の１次側２２には電流が流れていない場合、変流器２次側３の巻線数を２０とすると、変流器の原理にしたがい、２次側には５Ａの高周波電流が流れる。
さらに、変流器１次側２２の巻線数を１０とし、変流器１次側２１と同周波数、同位相の高周波電流が１０Ａ流れた場合、２次側にはさらに５Ａを足して１０Ａの高周波電流が流れる。なお、変流器１次側２１と同周波数、逆位相の高周波電流が変流器１次側２２に１０Ａ流れた場合、２次側の高周波電流はゼロとなる。
１次側の高周波電流の周波数、波高値、波形、位相が異なっている場合でも同様に、それぞれの１次側電流と巻数比に応じた１次電流の総和の電流が２次側に流れる。１次側と２次側の巻き数比を変えることにより２次側電流の調整が可能である。

ここで、２口の電磁調理器を模擬したモデルを用いて簡単な計算をしてみる。図２に計算に用いたモデル図を示す。誘導加熱コイル１１，１２と消去磁界発生リング２だけの簡単なモデルとした。誘導加熱コイル１１，１２を取り囲むように消去磁界発生リング２が設置されている。誘導加熱コイル１１，１２および消去磁界発生リング２のｚ方向の高さを４ｍｍとした。
誘導加熱コイル１１，１２に種々のケースの電流が流れた場合の消去磁界発生リング２の外周部の磁束密度を計算した。計算領域は、ｙ＝６００ｍｍにおけるｘ＝０〜５００ｍｍ、およびｘ＝５００ｍｍにおけるｙ＝０〜６００ｍｍの２ケースであり、どちらのケースもｚ＝０ｍｍ面である。誘導加熱コイル１１、１２の条件は、両方とも同波高値同位相の場合、同波高値逆位相の場合、それぞれ片方のみ通電した場合の計４ケースである。
誘導加熱コイル１１，１２に流す電流の起磁力をそれぞれ６７０Ａとし、消去磁界発生リング２の起磁力として両方の誘導加熱コイルの起磁力が６７０Ａの場合、６４Ａを仮定した。また、片方の誘導加熱コイルのみ通電した場合には、３２Ａを仮定した。両方の誘導加熱コイル１１，１２の起磁力が同波高値逆位相の場合には、変流器１の２次側には電流が誘起されないので消去磁界発生リング２の起磁力をゼロとした。

図３から図６に磁束密度の計算結果を示す。それぞれの図において、（ａ）の図、すなわち図３（ａ），図４（ａ），図５（ａ），図６（ａ）はｙ＝６００ｍｍにおけるｘ＝０〜５００ｍｍの位置における磁束密度を示し、（ｂ）の図、すなわち図３（ｂ），図４（ｂ），図５（ｂ），図６（ｂ）はｘ＝５００ｍｍにおけるｙ＝０〜６００ｍｍの位置における磁束密度を示している。図中の実線は、消去磁界発生リング２がない場合の磁束密度であり、破線はそれがある場合の磁束密度である。
図３（ａ）および図３（ｂ）には、誘導加熱コイル１１のみ通電し消去磁界発生リング２に３２Ａの電流が流れた場合を示した。
図４（ａ）および図４（ｂ）には、誘導加熱コイル１２のみ通電し消去磁界発生リング２に３２Ａの電流が流れた場合を示した。
図５（ａ）および図５（ｂ）は、誘導加熱コイル１１と１２に同波高値逆位相の電流を通電した場合であり、この場合には消去磁界発生リング２に電流が流れないので、図中では実線と破線が重なっている。
図６（ａ）および図６（ｂ）には、誘導加熱コイル１１と１２に同波高値同位相の電流を通電し、消去磁界発生リング２には６４Ａの電流が流れた場合を示した。
両方の誘導加熱コイル１１，１２の起磁力が同電流逆位相の場合を除いて、消去磁界発生リング２がある場合、それがない場合と比べて明らかに磁束密度が低減していることが図からわかる。例えば、（ｂ）の図で見れば、消去磁界発生リング２が場合の磁束密度の最大値が１０．４μＴ〔図６（ｂ）のｙ＝０〕であるのに対して、消去磁界発生リング２がある場合には、最大値が２．７μＴ〔図５（ｂ）のｙ＝０．２５ｍ〕であり、大幅に低減できていることがわかる。また、（ａ）の図の場合、９．５μＴを５．８μＴに低減できていることがわかる。

図２に示した形状のモデルおよび起磁力を一例としたが、他のモデルでも、それに適した起磁力が消去磁界発生リング２に流れるようにすることにより、消去磁界発生リング２の外周部の磁束密度を低減できる。

これまで述べたように、誘導加熱コイル１１あるいは１２それぞれに消去磁界発生リング２を設置しなくても、誘導加熱コイル１１，１２をまとめて取り囲むように消去磁界発生リング２を設置することにより消去磁界発生リング２の外周部の磁束密度を十分に低減できることを説明した。たとえば誘導加熱コイル１１，１２のように複数の誘導加熱コイルに対して、消去磁界発生リング２および変流器が１つで済むことから、部品点数の削減ができ、コストダウンできる。
また、複数の誘導加熱コイル個々に消去磁界発生リングを設置する場合と比べて、消去磁界発生リング２およびそれに電流を流すための変流器１が１つで済むことから、設置スペースが少なくてよいので、限られたスペースを有効に利用できる。

なお、図２では誘導加熱コイルが２つの場合を示したが、３つ以上複数ある場合にも有効である。
また、図２では誘導加熱コイル１１，１２を取り囲むように消去磁界発生リング２を設置したが、誘導加熱コイル以外のものも取り囲むように消去磁界発生リング２を設置してもかまわない。
図２では消去磁界発生リング２をレーストラック状の形状としたが、四角形でも他の形状でもほぼ同様の効果を奏する。

ここで、この実施の形態１における基板構成を図７について説明する。
図７において、誘導加熱コイル１１に高周波電流を供給する高周波電流発生装置４１および誘導加熱コイル１２に高周波電流を供給する高周波電流発生装置４２は、変流器１とともに、これら高周波電流発生装置４１，４２および変流器１に共通の基板６に配設されている。

図７に示すように、この実施の形態１において説明した構成で、高周波電流発生装置４１，４２を同一基板６内に納め、その基板６に変流器１を設置することにより、組立時において変流器１が別部品にならないので組立コストを低減できる。また、基板上に変流器１を設置したので、基板外に設置する場合と比べて、設置スペースの低減を図ることができる。

この発明による実施の形態１によれば、複数の誘導加熱コイル１１，１２と、前記複数の誘導加熱コイル１１，１２に高周波電流を供給する複数の高周波電流発生装置４１，４２とを備えた電磁誘導加熱調理器において、前記複数の誘導加熱コイル１１，１２を取り囲むように設けられ前記高周波電流発生装置４１，４２の出力である前記それぞれの誘導加熱コイル１１，１２に流れる電流の総和に応じた電流を前記誘導加熱コイル１１，１２に流れる電流を１次巻線２１，２２に流通する変流器１の２次巻線３を介して供給される前記複数の誘導加熱コイル１１，１２に共通の消去磁界発生リング２からなる消去磁界発生用導電部材を設けたので、このように複数の誘導加熱コイルに流れる電流の総和を変流器の１次側とし、２次側に前記複数の誘導加熱コイルを取り囲むように設置された消去磁界発生用導電部材を備えたことにより、消去磁界発生用導電部材および変流器が１つで済むので部品点数の削減ができ、コストダウンできる。また、消去磁界発生リングが１つで済むので設置スペースの低減ができる。

また、この発明による実施の形態１によれば、前項の構成において、それぞれ前記誘導加熱コイル１１，１２に高周波電流を供給する複数の高周波電流発生装置４１，４２を備え、前記複数の高周波電流発生装置４１，４２を共通の基板６に配設するとともに、前記基板６に複数の１次巻線２１，２２を有する変流器１を設け、前記高周波電流発生装置４１，４２の出力である前記それぞれの誘導加熱コイル１１，１２に流れる電流を前記変流器１に設けられた複数の１次巻線２１，２２にそれぞれ流通させるようにしたので、このように複数の高周波電流発生装置を１つの基板に収納し、前記高周波電流発生装置の出力であるそれぞれの誘導加熱コイルに流れる電流を１つの変流器の１次巻線にしたことにより、変流器が基板上に載っているので別部品とならず、組立時のコストを削減できる。また基板上に変流器を設置したので設置スペースの低減を図ることができる。

実施の形態２．
この出願の発明による実施の形態２を図８および図９について説明する。図８は実施の形態２における回路構成を示す接続図である。図９は実施の形態２における基板構成を示すブロック図である。
この実施の形態２において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

図８は、この発明による実施の形態２における電磁誘導加熱調理器を示す回路図であり、誘導加熱コイルが２つ（１１，１２）の場合を示している。
図８において、２つの誘導加熱コイル１１，１２にそれぞれ商用周波電力を受け商用周波を高周波に変換する周波数変換要素を有する高周波電流発生装置４１，４２が接続されている。誘導加熱コイル１１は高周波電流発生装置４１に接続され、これらとに直列に変流器４の１次コイル５１が接続されている。また、誘導加熱コイル１２は高周波電流発生装置４２に接続され、これらとに直列に変流器５の１次コイル５２が接続されている。
２つの誘導加熱コイル１１，１２には負荷鍋３１，３２が載置されている。高周波電流発生装置４１，４２から高周波電流を誘導加熱コイル１１，１２に流すことにより、負荷鍋３１，３２を加熱できる。
変流器４，５の２次側では、互いに直列接続された変流器４，５の２次コイル６１，６２に導電部材からなる消去磁界発生リング２が接続される。

実施の形態１においては、１つの変流器１に対して２つの１次コイル２１，２２を有する構造としたが、図８に示すように、それぞれの高周波電流発生装置４１，４２に対して変流器４，５を設置してもよい。それぞれの変流器４、５の１次コイル５１，５２をそれぞれの誘導加熱コイル１１，１２、高周波電流発生装置４１，４２と接続し、２次コイル６１，６２を直列に接続し消去磁界発生リング２と接続しても、消去磁界発生リング２の外周部の磁束密度は実施の形態１と同様となる。
この場合、変流器の数は２つ必要となるが、消去磁界発生リング２の数は１つで済むので、実施の形態１と同様の効果を奏する。

ここで、実施の形態２における基板構成を図９について説明する。
図９において、誘導加熱コイル１１に高周波電流を供給する高周波電流発生装置４１は変流器４とともに基板７に配設され、誘導加熱コイル１２に高周波電流を供給する高周波電流発生装置４２は変流器５とともに基板８に配設されている。

筐体内の配置上の制約等から複数の高周波電流発生装置４１，４２を複数の基板７，８に収納せざるを得ない場合でも、図９に示すように、それぞれの変流器４，５がぞれぞれの基板７，８上に載っているので組立時において別部品とならず、組立時のコストを削減できる。また、基板外に変流器４，５を設置する場合と比べて設置スペースの低減を図ることができる。

この発明による実施の形態２によれば、複数の誘導加熱コイル１１，１２と、前記複数の誘導加熱コイル１１，１２に高周波電流を供給する複数の高周波電流発生装置４１，４２とを備えた電磁誘導加熱調理器において、前記誘導加熱コイル１１，１２を取り囲むように設けられ前記高周波電流発生装置４１，４２の出力である前記それぞれの誘導加熱コイル１１，１２に流れる電流の総和に応じた電流を前記誘導加熱コイル１１，１２に流れる電流を１次巻線５１，５２に流通する変流器４，５の２次巻線６１，６２を介して供給される前記複数の誘導加熱コイル１１，１２に共通の消去磁界発生リング２からなる消去磁界発生部材を設けて、しかも、前記複数の高周波電流発生装置４１，４２を複数の基板７，８に配設するとともに、前記基板７，８に複数の変流器４，５を設け、前記高周波電流発生装置４１，４２の出力である前記それぞれの誘導加熱コイル１１，１２に流れる電流を前記複数の変流器４，５の１次巻線５１，５２にそれぞれ流通させ、前記複数の変流器４，５の２次巻線６１，６２を直列接続することにより前記消去磁界発生リング２からなる消去磁界発生部材に高周波電流を供給するようにしたので、このように複数の高周波電流発生装置を複数の基板に収納し、前記それぞれの基板の高周波電流発生装置の出力である誘導加熱コイルに流れる電流を１つの変流器の１次巻線とし、前記それぞれの変流器の２次側を直列に接続したことにより、筐体内の配置上の制約等から複数の高周波電流発生装置を複数の基板に収納せざるを得ない場合でも、それぞれの変流器がぞれぞれの基板上に載っているので別部品とならず、組立時のコストを削減できる。また基板上に変流器を設置したので設置スペースの低減を図ることができる。

実施の形態３．
この出願の発明による実施の形態３を図１０および図１１について説明する。図１０は実施の形態３における消去磁界発生リングの大きさを変えた場合の磁束密度を示す曲線図である。図１１は実施の形態３における電磁誘導加熱調理器の全体構成を示す斜視図である。
この実施の形態３において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１または実施の形態２における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

図１０に、実施の形態１における図２に示した消去磁界発生リング２の大きさを変えた場合の磁束密度を示す。図２に示した消去磁界発生リング２の直線部分の長さを固定して、円弧部の径を変えて、ｘ＝５００ｍｍ、ｙ＝０ｍｍの点の磁束密度を求めたものである。図中に示した横軸の円弧部の径２８０ｍｍが図２に示した寸法に相当する。破線は、消去磁界発生リング２の電流が一定値（３２Ａ）の場合に上記の点に作る消去磁界である。実線は、上記の点の消去磁界が一定になるように消去磁界発生リング２の電流値を調整したときの消去磁界発生リング２のジュール損失比である。消去磁界発生リング２の寸法が図２に示した値の時を１として、消去磁界発生リング２の電流の２乗と消去磁界発生リング２の周長の比を掛けてジュール損失比としている。つまり、消去磁界発生リング２の断面積を一定と仮定している。
消去磁界発生リング２の円弧部の径が大きくなると消去磁界が大きくなることが分かる。また、ジュール損失比が小さくなることが分かる。図１０に示した例ではジュール損失比は略円弧部の径の２乗に逆比例している。つまり、消去磁界発生リング２の投影面積が大きいほど、そこでのジュール損失が小さくなることを図１０は示している。

図１１に、例として３口の電磁誘導加熱調理器の斜視図を示す。
図１１において、電磁誘導加熱調理器本体Ａには、誘導加熱コイル１１，１２，１３が同一平面に並んで設けられ、これら誘導加熱コイル１１，１２，１３の上方平面に誘導加熱コイル１１，１２，１３に対向して天板を構成するガラス製のトッププレート１０が設けられている。トッププレート１０は電磁誘導加熱調理器本体Ａの上面に設けられた天板フレーム９によって取り囲まれ保持されている。消去磁界発生リング２は天板フレーム９の周縁部下面に設けられる。この消去磁界発生リング２は、変流器１の２次巻線に接続され、高周波電流発生装置および誘導加熱コイルを１次巻線に接続した変流器１を介して消去磁界発生電流を供給される。

このように、電磁誘導加熱調理器本体Ａの上面にはガラス製のトッププレート１０を取り囲み、保持するための天板フレーム９がある。誘導加熱コイル１１，１２，１３は、トッププレート１０の下にある。これまで述べたように消去磁界発生リング２をできるだけ広い面積となるように設置できる個所は天板フレーム９である。
すなわち、天板フレーム９内に消去磁界発生リング２を設置すれば、同一の消去磁界発生リング２の外周部の磁束密度を発生できる条件下で、消去磁界発生リング２で生じるジュール損失を最も小さくできる。

この発明による実施の形態３によれば、複数の誘導加熱コイル１１，１２，１３と、前記複数の誘導加熱コイル１１，１２，１３に高周波電流を供給する複数の高周波電流発生装置とを備えた電磁誘導加熱調理器において、前記複数の誘導加熱コイル１１，１２，１３を取り囲むように設けられ前記高周波電流発生装置の出力である前記それぞれの誘導加熱コイル１１，１２，１３に流れる電流の総和に応じた電流を前記複数の誘導加熱コイル１１，１２，１３に共通の消去磁界発生リング２からなる消去磁界発生用導電部材を設けるとともに、前記消去磁界発生リング２からなる消去磁界発生部材をトッププレート１０等の天板の周縁を保持する天板フレーム９からなる天板保持部材に配設したので、簡潔な構成により消去磁界を適切に生成できるとともに、消去磁界発生リング２からなる消去磁界発生部材の外周部に同一の磁束密度を発生できる条件下で、消去磁界発生リング２からなる消去磁界発生部材で生じるジュール損失を最も小さくできる。

この発明による実施の形態１における回路構成を示す接続図である。この発明による実施の形態１における消去磁界発生リング外周部の磁束密度計算に用いたモデルの構成を示す平面図である。この発明による実施の形態１における消去磁界発生リング外周部の磁束密度計算結果を示す曲線図である。この発明による実施の形態１における消去磁界発生リング外周部の磁束密度計算結果を示す曲線図である。この発明による実施の形態１における消去磁界発生リング外周部の磁束密度計算結果を示す曲線図である。この発明による実施の形態１におけるこの発明による実施の形態１における消去磁界発生リング外周部の磁束密度計算結果を示す曲線図である。この発明による実施の形態１における消去磁界発生リング外周部の磁束密度計算結果を示す曲線図である。この発明による実施の形態１における消去磁界発生リング外周部の磁束密度計算結果を示す曲線図である。この発明による実施の形態１における消去磁界発生リング外周部の磁束密度計算結果を示す曲線図である。この発明による実施の形態１における消去磁界発生リング外周部の磁束密度計算結果を示す曲線図である。この発明による実施の形態１における基板構成を示すブロック図である。この発明による実施の形態２における回路構成を示す接続図である。この発明による実施の形態２における基板構成を示すブロック図である。この発明による実施の形態３における消去磁界発生リングの大きさを変えた場合の磁束密度を示す曲線図である。この発明による実施の形態３における電磁誘導加熱調理器の全体構成を示す斜視図である。

符号の説明

１変流器、２消去磁界発生リング、３変流器２次コイル、４，５変流器、１０トッププレート、１１，１２，１３誘導加熱コイル、２１，２２変流器１次コイル、３１，３２負荷鍋、４１，４２高周波電流発生装置、５１，５２変流器１次コイル、６基板、６１，６２変流器２次コイル、７，８基板。

Claims

複数の誘導加熱コイルと、前記複数の誘導加熱コイルに高周波電流を供給する高周波電流発生装置とを備えた電磁誘導加熱調理器において、前記複数の誘導加熱コイルを取り囲むように設けられ前記高周波電流発生装置の出力であるそれぞれの誘導加熱コイルに流れる電流の総和に応じた電流を供給される前記複数の誘導加熱コイルに共通の消去磁界発生部材を設けたことを特徴とする電磁誘導加熱調理器。
それぞれ前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給する複数の高周波電流発生装置を備え、前記複数の高周波電流発生装置を共通の基板に配設するとともに、前記基板に複数の１次巻線を有する変流器を設け、前記高周波電流発生装置の出力である前記それぞれの誘導加熱コイルに流れる電流を前記変流器に設けられた複数の１次巻線にそれぞれ流通させ、前記変流器の２次巻線により前記消去磁界発生部材に高周波電流を供給するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導加熱調理器。
それぞれ前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給する複数の高周波電流発生装置を備え、前記複数の高周波電流発生装置を共通の基板に配設するとともに、前記基板に複数の変流器を設け、前記高周波電流発生装置の出力である前記それぞれの誘導加熱コイルに流れる電流を前記複数の変流器の１次巻線にそれぞれ流通させ、前記複数の変流器の２次巻線を直列接続することにより前記消去磁界発生部材に高周波電流を供給するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導加熱調理器。
天板の周縁を保持する天板保持部材に前記消去磁界発生部材を配設したことを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導加熱調理器。