JPH0794264A - 電磁誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被加熱物の温度を時間遅れなく検出し、被加
熱物の過熱や温度むらをなくする。 【構成】 電磁誘導コイルと被加熱物間を隔離するガラ
ス板の電磁誘導コイル側の表面に、金属薄膜による抵抗
体を設ける。抵抗体を設ける領域は、被加熱物がガラス
板に接触する領域にほぼ等しくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は調理、暖房、乾燥等に使
用される電磁誘導加熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電磁誘導加熱装置は、２５〜３０ｋＨｚ
の交流電流が印加される電磁誘導コイルに鉄等の磁性材
料で作られた被加熱物を近づけることによって被加熱物
を発熱させる装置である。このような電磁誘導加熱装置
においては、被加熱物の温度を所定の範囲に制御する必
要がある。そのための従来の技術においては、被加熱物
と電磁誘導コイル間に設けられたガラス板等の隔離部材
にサーミスタ等の測温体を設けている。サーミスタは隔
離部材のガラス板の電磁誘導コイル側の面に接触させて
取り付けられている。通常電磁誘導コイルは電磁誘導作
用を効果的に得るためにガラス板に密着して設けられて
いる。従って電磁誘導コイルとガラス板間には間隙はな
く、両者間にサーミスタを取り付けることはできない。
電磁誘導コイルは通常ドーナツ形であり中央に中空部が
あるので、その中空部にサーミスタを設けている。

【０００３】被加熱物が加熱されると、その熱がガラス
板を伝わってガラス板に取り付けられたサーミスタの温
度を上昇させる。サーミスタの検出出力は検出回路に入
力されて所定の設定値と比較され、比較結果の制御信号
が出力される。この制御信号は交流電流の制御回路に印
加されて電流の大きさが制御され、その結果被加熱物の
温度が制御される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなドーナッツ
形の電磁誘導コイルを用いた電磁誘導加熱装置では、電
磁誘導コイルの円周上の部分における被加熱物の発熱は
大きいが、電磁誘導コイルの中央の空間部における被加
熱物の発熱は比較的低い。前記の従来の測温方法ではサ
ーミスタが電磁誘導コイルの中央部に設けられているの
で、サーミスタは被加熱物の比較的発熱の低い部分の温
度を検出することになり、被加熱物の正しい温度を検出
できない。この場合でも、時間が経過すれば被加熱物の
発熱の大きい部分の熱がガラス板を伝わり、サーミスタ
を取り付けた部分のガラス板の温度を上昇させて次第に
正しい温度に近づくが、それまでには相当の時間を要
し、温度の検出に時間遅れが生じる。電磁誘導加熱方式
においては、熱伝導による加熱方式と異なって、加熱時
に熱伝導による時間遅れや熱損失がないので、被加熱物
は急速に加熱される。従って温度検出に時間遅れがある
と被加熱物が過熱されたり、温度の変動が大きくて一定
温度に制御できない場合がある。被加熱物として調理用
の鍋を用いた場合は、一般に鍋底は平らでなく、その中
央部分は鍋の内側に向かって凸の形状をしている。従っ
て鍋底とガラス板との間に空間ができ、ガラス板の中央
と鍋底とは直接接触しないので、上記検出誤差の温度検
出の遅れが拡大される。その結果鍋を加熱しすぎたり、
鍋の温度が部分的に異なる温度むらを生じる場合があっ
た。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の電磁誘導加熱
装置は、電磁誘導コイル制御手段から出力される交流電
流が印加される電磁誘導コイルに近接して電磁誘導コイ
ルと被加熱物間を隔離するガラス板を設け、前記ガラス
板に少なくとも１個の抵抗体を設け、抵抗体の抵抗値の
変化に基づいて、前記被加熱物の温度を測定する温度測
定手段を備えている。

【０００６】

【作用】被加熱物が接触するガラス板の領域に温度検出
素子の抵抗体を設けているので、被加熱物の熱はほとん
ど時間遅れなしで抵抗体に伝わる。

【０００７】

【実施例】図１はこの発明が適用される電磁誘導加熱装
置の断面を示す斜視図である。この図においては、電磁
誘導加熱装置を調理器に適用した場合を示している。図
において、ドーナツ形の電磁誘導コイル１の上部には電
磁誘導コイル１に密着してガラス板２が設けられ、その
上に置かれる鉄鍋等の被加熱物１０と電磁誘導コイル１
間を隔離している。ガラス板２は厚さが数ミリメートル
でその材質は熱膨張率の低いリチウムシリケートガラ
ス、石英ガラス等が望ましい。ガラス板の代りにセラミ
ック板の表面を上記のリチウムシリケートガラスや石英
ガラスで被覆した板状部材を用いてもよい。ガラス板２
の下面には例えば金属薄膜の抵抗体４が形成されてお
り、抵抗体４は、保護膜である厚さが約１００ミクロン
のガラス層５によって覆われている。抵抗体４が膜状で
薄いので熱容量が小さく、また厚さの厚いサーミスタの
ように取付場所に制約されることもない。ガラス層５は
耐湿性、耐摩耗性、電気絶縁性の点から高シリカガラス
が望ましい。電磁誘導コイル１は電磁誘導コイル制御装
置３に接続されており、そこから所定の交流電流が供給
される。

【０００８】図２は抵抗体４の第１実施例の平面図であ
る。この実施例においては抵抗体４はジグザグ形の薄膜
抵抗により構成されている。第１実施例の抵抗体４は被
加熱物の温度制御においてそれほど高い精度を要しない
場合に用いられる。更に高い精度で温度制御を行うこと
ができる抵抗体の実施例を次に示す。

【０００９】図３は抵抗体の第２実施例の平面図であ
る。この実施例では半径の異なる円弧状の３本の抵抗体
４Ａ、４Ｂ、４Ｃが同心で設けられており、それぞれの
端子は図５に示す電磁誘導コイル制御装置３に接続され
ている。

【００１０】図４は抵抗体の第３実施例の平面図であ
る。この実施例においては、半径の異なる７本の円弧状
の抵抗体素子を同心に配置し、内側の３本の抵抗体素子
を直列に接続して第１の抵抗体４Ｄを形成している。次
に最内側の抵抗体素子から第４番目と第５番目の抵抗体
素子を直列に接続して第２の抵抗体４Ｅを形成してい
る。そして外側の２本の抵抗体素子を直列に接続して第
３の抵抗体４Ｆを形成している。この第３実施例では、
抵抗体４Ｄ、４Ｅ、４Ｆのそれぞれの長さが第２実施例
の抵抗体４Ａ、４Ｂ、４Ｃの長さの約２倍である。従っ
て、抵抗体４Ｄ、４Ｅ、４Ｆを電気抵抗率の比較的低い
金属材料を用いて形成させることができる。又、この第
３実施例においては、抵抗体４Ｄ〜４Ｆのそれぞれの抵
抗体素子を流れる電流の方向は、隣り合う抵抗体素子で
は互いに逆方向である。従って電磁波等による外来ノイ
ズによってこの抵抗体素子に誘起される電流は打消さ
れ、外来ノイズの影響による誤差の発生を防ぐことがで
きる。上記の第２及び第３実施例における最も外側の抵
抗体４Ｃ又は４Ｆの円弧の半径はいずれも鍋等の通常使
用される被加熱物１０の最大の半径にほぼ等しくなされ
るのが望ましい。抵抗体４Ａ〜４Ｆは温度係数の大きい
貴金属抵抗体を用いており、貴金属としては白金、ルテ
ニウム又はそれらの合金が適している。抵抗体の形成法
としては、ペースト状の抵抗体による印刷法、蒸着法、
スパッタリング法等が適している。又検出信号の減衰を
防ぐために、抵抗体４Ａ〜４Ｆの円弧状の部分以外のリ
ード線６の部分の抵抗値は抵抗体４Ａ〜４Ｆの抵抗値よ
り低い値（例えば抵抗体の抵抗値の１／５０以下）にな
るように他の良導体の金属膜を用いるのが望ましい。

【００１１】図５は電磁誘導コイル制御装置３のブロッ
ク図である。図において、温度検出回路３Ａには抵抗体
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ（又は４Ｄ、４Ｅ、４Ｆ）が接続さ
れ、抵抗体４Ａ〜４Ｃの温度変化による抵抗値の変化に
基づいてそれぞれの温度が検出される。この温度検出回
路３Ａにおいては、３個の抵抗体４Ａ、４Ｂ、４Ｃで検
出された最も高い温度に対応する信号が出力され比較回
路３Ｃに印加される。一方、温度設定回路３Ｂにおいて
は、所望の温度があらかじめ設定されており、その温度
に対応する信号が同様に比較回路３Ｃに印加される。比
較回路３Ｃにおいては上記両信号が比較され、結果の比
較信号がコイル制御回路３Ｄに印加される。コイル制御
回路３Ｄにおいてはこの比較信号に基づいて電磁誘導コ
イル１に印加する交流電流を制御する。

【００１２】電磁誘導コイル制御装置３からの交流電流
が電磁誘導コイル１に与えられると、電磁誘導コイル１
の周囲に強磁場が発生し、ガラス板２上に置かれた鉄鍋
等の強磁性体よりなる被加熱物１０は電磁誘導作用によ
り急速に発熱する。この熱は、被加熱物１０に接してい
るガラス板２を介して抵抗体４Ａ〜４Ｃに伝えられ、そ
の温度が上昇して抵抗値が変化する。この抵抗値の変化
は電磁誘導コイル制御装置３の温度検出回路３Ａにおい
て検出され、温度設定回路３Ｂにおいてあらかじめ設定
されている所望の設定温度と比較し、設定された温度で
加熱されるように電磁誘導コイル１への電流を増減させ
る。温度設定回路３Ｂにおいて、例えば所望の「加熱プ
ログラム」を設定し、温度検出回路３Ａの検出出力をこ
の加熱プログラムと比較対照し、そのプログラム通りの
加熱がなされるように電磁誘導コイル１へ与えられる電
流を制御することもできる。被加熱物１０が発生する熱
はガラス板内に拡散するが、その温度は被加熱物１０の
発熱部から離れるに従って低下する。

【００１３】本発明の実施例の実験例について、前記の
従来例のものと比較しつつ以下に説明する。図１に示す
構成で、厚さ３ｍｍ、幅２８ｃｍ、長さ２８ｃｍの大き
さのガラス板２に図３に示す形状の抵抗体４Ａ、４Ｂ、
４Ｃをガラス板中央よりそれぞれ半径５０ｍｍ、６５ｍ
ｍ、８０ｍｍの位置に形成した本発明の実施例と、同様
の大きさのガラス板を用いた従来例のものを比較した。
両者のガラス板２上に水１リットルを入れた口径１８ｃ
ｍのホーロ鍋を置き、１ｋｗの電力を電磁誘導コイルに
与え、それぞれのホーロ鍋を加熱した時の、鍋中の水が
沸騰してからの検出遅れ時間を測定した。実施例の場
合、抵抗体４Ａ、４Ｂ、４Ｃの検出遅れ時間はそれぞれ
３０秒、２６秒、４６秒であり、本実施例を用いた場
合、３０秒以内に沸騰検知が可能である。また最も外側
の抵抗体４Ｃが大きな検出遅れを示すことから、抵抗体
４Ｃが鍋の端に近いという情報も得られ、このことから
鍋の大きさを検知することができる。これに対し、従来
例の場合は、１２６秒必要であり、本発明の実施例の４
倍以上の時間を必要とした。

【００１４】本発明の実施例によれば、被加熱物１０の
底面の全域に対応する部分に温度検出用の抵抗体４Ａ〜
４Ｃ又は４Ｄ〜４Ｆが設けられているので、被加熱物１
０の底面は常にいずれかの抵抗体に接している。従って
被加熱物１０の底面の温度は短時間に抵抗体４Ａ〜４Ｃ
のいずれかに伝達され、その温度が検出される。また、
被加熱物１０の底面の半径が、抵抗体４Ｃの半径より小
さくかつ抵抗体４Ｂの半径より大きい場合には、抵抗体
４Ｂの温度は被加熱物１０の温度に応じて変化するが、
抵抗体４Ｃの温度は相当の時間遅れを伴って変化する。
従って抵抗体４Ａ、４Ｂ、４Ｃの個々の温度変化を温度
検出回路３Ａにおいて検出し、それらを比較することに
よって、被加熱物１０の半径を検出することもできる。
この場合、被加熱物１０の半径が小さい場合には、電磁
誘導コイル１に与えられる電流を減少させるなど必要な
制御を電磁誘導コイル制御装置３において行うこともで
きる。被加熱物１０が電磁誘導コイル１の中央の正しい
位置に置かれておらずいずれか一方にずれている場合に
も、各抵抗体４Ａ〜４Ｃの検出値に大幅な差異が生じ
る。従ってこのような場合には、警報信号を発生して使
用者に被加熱物１０を正しい位置に置くように注意を促
すこともできる。

【００１５】図６は本発明の第４の実施例の抵抗体の構
成を示す平面図である。図において抵抗体４Ｄ、４Ｅ、
４Ｆの形状は前記第３実施例のものと同じである。この
実施例においては、最も内側の抵抗体４Ｄの近傍に例え
ばサーミスタ等の検温素子７を設けている。検温素子７
は、図１に示すガラス層５に密着させるのが望ましい。
一般に抵抗体４Ｄ、４Ｅ、４Ｆの電気抵抗率は、製造時
の種々の条件によってある程度のばらつきが生じる。こ
のばらつきは、あるガラス板２内の個々の抵抗体４Ｄ、
４Ｅ、４Ｆ間では、各抵抗体の膜厚を同一にすることは
容易なのでほとんど無視できるほど小さい値である。し
かし、異なる複数のガラス板２間では、両者の膜厚を同
一にすることはむずかしく、前記のばらつきは無視でき
ないほど大きな値となる。そこで検温素子７によって検
出された温度に基づいて、実質的に検温素子７と同じ温
度である抵抗体４Ｄの抵抗とあらかじめ定められている
基準抵抗値との誤差を検出する。そしてこの検出された
誤差に基づいて抵抗体４Ｄの電気抵抗率の基準値からの
偏差を求め、前記の温度検出回路３Ａにおいて各抵抗体
４Ｄ、４Ｅ、４Ｆのそれぞれの検出値をこの偏差に基づ
いて補正する。以上のように第４実施例では、複数の抵
抗体のいずれか１個（上記の例では４Ｄ）の温度を検温
素子７によって検出することによって、すべての抵抗体
の電気抵抗率の誤差を補正することができる。

【００１６】

【発明の効果】この発明によれば、電磁誘導コイルと被
加熱物間を隔離するガラス板の被加熱物が接する位置に
おいて、ガラス板の被加熱物が接する面の対向面に温度
検出用の抵抗体を設けているので、被加熱物の熱は短時
間で抵抗体に伝わる。従って被加熱物の温度の検出に時
間遅れが生じることはない。その結果被加熱物を加熱し
すぎたり、被加熱物の温度が部分的に異なる温度むらが
生じることのない電磁誘導加熱装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例が適用される電磁誘導加熱装置
の一部を断面にした斜視図。

【図２】本発明の第１実施例の抵抗体を設けたガラス板
の平面図。

【図３】本発明の第２実施例の抵抗体を設けたガラス板
の平面図。

【図４】本発明の第３実施例の抵抗体及び検温素子を設
けたガラス板の平面図。

【図５】本発明の電磁誘導コイル制御装置のブロック
図。

【図６】本発明の第４実施例の抵抗体を設けたガラス板
の平面図。

【符号の説明】

１ 電磁誘導コイル ２ ガラス板 ３ 電磁誘導コイル制御回路 ４Ａ、４Ｄ、４Ｃ 抵抗体 ４Ｄ、４Ｅ、４Ｆ 抵抗体 ５ ガラス層 ７ 検温素子 １０ 被加熱物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉田 勇一郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電流を出力する電磁誘導コイル制御
   手段、 前記交流電流が印加される電磁誘導コイル、 電磁誘導コイルに近接して設けられ、電磁誘導コイルと
   被加熱物間を隔離するガラス板、 前記ガラス板に設けられた少なくとも一個の抵抗体、及
   び抵抗体の抵抗値の変化に基づいて、前記被加熱物の温
   度を測定する温度測定手段、 温度測定手段の測定結果に基づいて前記電磁誘導コイル
   制御手段を制御する制御手段、 を有する電磁誘導加熱装置。
2. 【請求項２】 前記ガラス板に設けられた抵抗体はガラ
   ス層によって被覆されている請求項１の電磁誘導加熱装
   置。
3. 【請求項３】 前記抵抗体は、同心の複数の円弧状に構
   成されている請求項１の電磁誘導加熱装置。
4. 【請求項４】 少なくとも１個の抵抗体に検温素子を設
   けた請求項３の電磁誘導加熱装置。
5. 【請求項５】 前記同心の円弧状に構成された複数の抵
   抗体の隣り合う複数の抵抗体を直列に接続して各抵抗体
   を構成した請求項３の電磁誘導加熱装置。