JPS5949187A - 電磁誘導加熱方式 - Google Patents

電磁誘導加熱方式

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JPS5949187A
JPS5949187A JP57159327A JP15932782A JPS5949187A JP S5949187 A JPS5949187 A JP S5949187A JP 57159327 A JP57159327 A JP 57159327A JP 15932782 A JP15932782 A JP 15932782A JP S5949187 A JPS5949187 A JP S5949187A
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JP
Japan
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frequency
heating coil
coil
resistance
pot
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JP57159327A
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JPH0237076B2 (ja
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岡塚 尚
谷口 宏一
俊夫 柿澤
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Priority to CA000436497A priority patent/CA1201174A/en
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/46Dielectric heating
    • H05B6/62Apparatus for specific applications

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Cookers (AREA)
  • Induction Heating Cooking Devices (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は高周波磁界を用いて負荷であるところの51
勾理鍋を誘導加熱することによシその調理鍋内の食品を
加熱調理する電磁誘導加熱調理器の電磁誘導加熱方式に
関する。
〔発明の技術的背景〕
一般に、電磁誘導加熱調理器は、インバータ回路から加
熱コイルへ高周波′1流を供給することにより、その加
熱コイルから周波数的20kHzの高周波磁界を発生さ
せ、それを負荷であるところの8¥埋鍋へ与えることに
よりその調理鍋を誘導加熱するようにしている。
〔背景技術の問題点〕
ところで、このような電(1?’t 誘導調理器は、鉄
製の調理鍋しか使用することができず、アルミ製の調理
鍋は使用でき々いという欠点があった。
すなわち、アルミ製の調理鍋を使用すると加熱コイルに
過大′曲流が流れるため、アルミ製の調理鍋に対しては
。1.4理を実施しないようにするための保強回路を採
用している。
〔発明の目的〕
この発明は上記のような事情に1敵みてなされたもので
、その[1的とするところは、アルミニウム製の調Jl
j鍋を使用可能とする′1チ磁誘導加熱方式を提供する
ことにある。
〔発明の桁を要〕
この発明は、周波数5 0 kHz以上の1扁周数磁界
を用いるものである。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。
第1図において、1は交流′鴫源で、このIq iMi
1には電源スイッチ2,2を介してトランジスタ冷却用
のファンモータ3およびトランスの1次側コイル4aが
それぞれ接続される。さらに■j7源1には上記電源ス
イッチ2.2を介して直流電源回路5が接続される。こ
の直流電源回路5は、ダイオードブリッジの整bit回
路6、チロ−クコイル7、および平〆1ナコンデンザ8
から成る。しかして、直流電源回路5の出力端子P、N
間にはインバータ回路10が接続される。このインバー
タ回路10は、いわゆる5EEP回路を採用し、NPN
形トランジスタ11.12を直列接続して成るもので、
その各トランジスタとしては約100 kHzの周波数
でのスイッチングが可能なパイボーラド2ンソスタを採
用しているそして、このインバータ回路10におけるト
ランジスタ11.12の相互接続点と端子Nとの間には
加熱コイル13とコンテンツ゛14との直列共振回路が
接続される。−力、15は駆動制御回路で、上記トラン
スの2次側コイル4bに得られる?lj圧を動作1L圧
としており、上記インバータ回路10におけるトランジ
スタ1ノ。
12をオン、オフ駆動し、加熱コイル13へ高周波電流
を供給せしめるものである。こうして、加熱コイル13
から約50 kHz、以上たとえば約I Q OkIl
zの周波数の高周波liG界が発せられるように々って
いる。そして、この約100 kHzの高周波(磁界は
加熱コイルノ3の近傍にセットされるアルミニウム板の
a周理に’t620へ右えられる。
線として採用してい′ネ。また、加熱コイル13は、複
数段たとえは3段に積j「ねる構成とし、・  従来に
比して:(倍の巻線数としている。さらに、共振用のコ
ンデンサ14としては、&9kVの高耐圧用のものを採
用した。
したがって、調」」鍋2oは、寿えられる高岡。
波磁界によって渦′亀流を生じ、それに基づく渦電流J
jtによって自己発熱し、内部の食品を加熱する。
ここで、50 kHz以上の周波数の高周波磁界を用い
ることによってなぜにアルミニウム製の、J!l理禍2
0の使用が可能であるのかについて以下に述べる。
まず、調理を実施するにあたっては、使用する調pI」
鍋が一定の抵抗値を有し、これにより調1!)1鍋に対
する入力を一定にできることが必要条件である。
すなわち、従来の調理器では約20 kHzの周波数の
高周波イ瀬界を用いており、これによや鉄製の−jil
理鍋の使用が〔り能となっているが、これは約20 k
Hzの周波数において調理!M!′Mの鉄板に表皮効果
が生じるためである。この表皮効果は、第2図(、)に
破線で示すように、鉄板31の表面(1+G束φか与え
られる側の面)から一定の範囲(図示破線部分)に電流
の流れる部分が集中する状態のことであり、これか生じ
ると鉄板3ノの抵抗値が厚さKかかわらず一定と在り、
さらにけ力えられたl12?束φが透過(漏れ)し々い
ようになる。なお、第2図(b)の鉄板3ノは表皮効果
が生じていない状態を示したものであり、全ての部分に
′t:j流が流れるため抵抗値は厚さに応じて定′!9
、さらに与えられる(、μ束φが透過(両社)するよう
になる。
一力、アルミニウム製の調j−ψ鍋についてはその抵抗
値を一定化する方法として次のようなものがある。
(1)調理鍋のアルミニウム板の厚さを薄形形状に定形
化する方法。
この」筋合、インバータ回路の周波数が低くてすむ反面
、調理Mが限定されてしまうという欠点かある。また、
磁束が調理器jを彫り遇してしまうという欠点もあシ、
現実的ではない。
(2)  高周波磁界の周波に′zが50 kHz以上
になルトアルミニウム板にも表皮効果が現われることに
えf目し、インバータ回路の周波数を止り゛る方法。
この場合、調理f1F6を限定しなくてすみ、しかも磁
束がiiA!l耶≦11・4を透過しないという、1す
点がある反面、インバータ回路の周波数を高めねはなら
ないという問題がある。ずムわち、インバータ回路は、
普通、スイッチング素子としてトランジスタを採用して
おり、そのスイッチング速度に乞1ある;(j:、度の
限界がある。/杜だし、最近の十ηを体技術の進歩し]
イ・、−じるしく、たとえばバイア1′?−ラトランジ
スタの’4Sj舎約100 kHz−の周波数でのスイ
ッチングが可612であり、パワーMO3・1i’ET
の場合に’/1200 kHzから300 kHz、の
周波数でのスイッチングが可能であり、これらのトラン
ジスタをインバータ回路に採用ずれは十分に実現かIi
J能である。
しかして、実験によれt」:、画周波1.?界の周波数
が約100 klIzで、しかも45周埋鍋のアルミニ
ウム板の厚さかQ、 5 mm以上のとき、その調理鍋
に最適な表皮効果が生じることが判かった。
したがって、前記したように、このづiワ]では約1.
00 kHzの周波数の高周波1商界を用い、これによ
りアルミニウム111の調理鍋の1史用を可能としたの
である。。
ンン−だし、これたけでは実lj’JGの調理を行なう
土で種々の問題を生じてしまう。
すなわち、加熱コイル表調理へ“、′、1と−1つのト
ランスとして見なすことができるものであシ、加熱コイ
ル側の1次側抵抗と5A埋鍋111]の2次側等価抵抗
との間には加熱効率の点で大きな問題がある。
ここで、i:”J理鍋仰jの2次側等(llli 4i
L抗を算出するにあたり第3図の状況を作って見る。第
3図に示すように、水の表面上に厚さdの金属(調理鍋
全形成する鉄またはアルミニウム)を載瞭し、その金k
rjから距離り離れたを間土にコイル13aを配設する
。このコイル1.9 aは、半径ψの銅に%を半径aで
1回巻きにしたものであシ、前記加熱コイル13の一部
に相当するものと考える。
しかして、下)i1’!表のNu 5U、を用いると、
金属側ノ2 次(Ill q+7価LW 4)’c R
および等価インダクタンスしは下式で表わされる。
ξ =□ ノ占J この場ば、1;(ξ)は第1干・0完全楕円積分、K(
ξ)1第2神完全悄1”J 7/<分、f←j篩周波イ
1序界の周波数、It2は金属のめ磁率、μ。’IIJ
’b’A”Eの遇イ1仔率、σ2」金&弓の;、q +
、−1j率、δは表皮深さである。
したがっで、金属が鉄板で、−ソ!の鉄板の厚さJ−Q
、 5 MIL 、高層II (iB界の周波数f=2
0kHz、1回巻きコイル13a(D巻き栄イー’に 
a = l O/、7++、コイル#lIl線の半径ψ
=05閥、、鉄板とコイルとつ距t411= 1 cn
+のとき、2次41+114+pイ曲Ja抗Rは、R中
5mΩとなる。
一ブ51金属かアルミニウム板で、そのアルミニウム板
の11夕さd=Q、5a?J高周波礎界の周波数f =
 100 kI(z 、  1回巻きコイル13aの巻
き半径a−10m、コイル導A′泉の半径ψ= 0.5
1鳳アルミニウム板とコイルとの距1’j1M h =
 1 cmのとき、2次側等価41【、抗RFi、、 R中0.5mΩ となる。
すなわち、(11<の褥電率および透(1!に率によっ
である程度異なるが、調理鍋がアルミニウムである場合
の2次側等価抵抗Rは、iil・!I埋鍋が鉄である場
合の約1/、10の値上な9、コイルロスが大きくなっ
て加熱効率の大幅な低Fを招いてし゛まう。
ところで、加熱コイル13の実際の巻数(士数回)を考
慮ずれは、2次1111等ll1li抵抗RIri f
M 4図に示すような算出結果となる。
すなわち、:Ii理銅鍋20アルミニウムで、そのアル
ミニウムの厚さが0.5M以上、高周波磁界のR11波
数が100 kHz ’″Cあれは、R=0.14Ω略
一定となる。
これに対し、加熱コイルJ3のコイル導線の抵抗値は表
皮効果のために実測でo295Ωあり、さらに加熱コイ
ル13以外にも1ヲンノスタ等の抵抗外があり、これら
の抵抗が加わるため、1次側抵抗R’は0.4〜050
程度となる。
しかして、このように1次側抵抗が2次側等価抵抗より
も非常に大きい状況のもとで一1加熱効率が極めてe<
 <なってし−f″)。
これに対処し、この発明てC」、細いi((!細銅線を
多数本束ねて1本の導線を編成し、これを加熱コイルノ
3の巻線としで採用し、加熱コイル13の抵抗(表皮抵
抗)減少奮R1シ、これにょジ1次仰j抵抗を減少させ
た。
しかしながら、これだけでは寸だ加熱コイル13以外の
抵抗外が存在判るために加熱効率の低下を十分に抑える
ことはできない。そこで、この発明では、加熱コイル1
30を線数を強制的に増やし、2次側等価抵抗を強制的
に増大するようにした。
この場合、加ル1をコイル130巻線数を増やすとして
も、加熱コイル13の大きさには調I8!鍋の大きさな
どに応じて限度があり、このため加熱コイル13を複数
段たとえば13段に積重ねる桿(成とした。こうするこ
とにより、2次側等価1’t: Jj’+: Rは次の
ようになる。すなわち、2次(+1!1等価υ(抗R1
71加熱コイル13の巻腺数の2乗倍に比例するため、 R=O,14ΩX3−1.260 となる。
このように、加熱コイルノ3の抵抗を減少さぜ、かつ2
次側等価抵抗Rの増大を計るようにしたので、加熱効率
の低下を十分に抑えることができる。
ただし、加熱コイル13を31’a Ji+)成とした
ことによυ、次の処IKtを施す必ヅかある。すなわち
、加熱コイル13が1段(ilC来と同じ)のときのイ
ンダクタンスLを算出するとL=14.4μ11となる
。インダクタンスLも巻線ツにの2乗倍に比例するので
、3段では、 L=14.4X3卓130μHとなる。
しかして、1oOkHzの周波数で共振させるためには
共振用のコンデンサ14のキャパシタンスCは、 にする必要かある。
また、そうした場合、加熱コイル13以外の抵抗外を0
.50とずれC:、 P=1.05 kW。
η=72%、 V(4m”” 405 (l V、 1m= 48.8 A  となる。
この場合、P t、l省費電力、ηは効率、■o□Vま
コンデンサ14の最大両開:11i市1Lヒ、IInは
コンデンサ14に/+Ir、;/Lる最大′「1流でイ
)る。
これにノ+(−L31′!、仁の発明では、コンフ′ン
ッー14を数kVの高耐圧用のものとした。
なお、」−記実施例では周波数が約100 kHlの高
周波1111界を用いたが、必ずしもそれにIII(定
されるもので?−1なく、前述した理由(アルミニウム
の場合、約50 kHz以上で表皮効果か現わわ出す)
により、少なくとも約50 kHz以上の高周波磁界で
あれば同様に実施できる。
まプ(9、加熱コイル13とコンデンサ14とで直列共
振回路を構成したが、ε+S5図に示すように、2分7
71した加熱コイル131,132 とコンデンサ14
とで並列共振回路を構成してもよい。さらに、;n6図
に示すように、シングルエンドタイプのインノぐ一夕回
路10を用いてもよい。また、インバータ回路10に用
いるトシンノスタとしてはTl08−FETの使用も可
能である。
〔発明の効果〕
以上述べたようにこの発明によれば、アルミニウム製の
調理鍋を使用可能とする電磁誘導加熱方式を提供できる
【図面の簡単な説明】
1図面はこの発明の一実施例を示すもので、第1図は制
御回路の+i+を成因、第2図(a) (b) v、x
 ’aura理1j’7Mの全組に生じる表皮効果を説
明するだめの図、F+43図は2次側等Jiff tj
!、抗を求める割算式を導ひくだめの1’2’l、第4
図eま高周波磁界の周波数と2次側等価抵抗との対応関
係を示す図、第5図および第6図か、1それぞれ第1図
の艮゛形1θりを示す(j・4次図である。 10・・・インバータ回路、13・・・加熱コイル、1
4・・・コンデンサ、15・・・、1、ν1<吊り制御
回路、20・・・調理鍋(負荷)。 出に:r4人代理人  弁jA1土 鈴 江 武 豚第
3図 第4図 廟、Lイ匁f(にHid)□ 第5図 riS6図 II?(7’u   イ158・1)・1特コ特許庁長
官  若 杉 和 夫  殿 ■、小件の表示 l)¥願昭57−159327−シ) 2、発明の名称 電磁訪専加熱方式 3、補正をする者 事件との関係 特許1−11願人 (307)東京芝浦電、気株式会社 4、代理人 6 補正の対象 明細書 ++ ”r; ”’;r−姶、 正の内容 (1)  明細書の第10頁第3行目に」 [ 164d/δ るO

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 高周波磁界を用いて負荷をh〜導加熱するものにおいて
    、周波数50 k)Iz以上の高周波磁界を用いること
    を%徴とする電磁誘導加熱方式。
JP57159327A 1982-09-13 1982-09-13 電磁誘導加熱方式 Granted JPS5949187A (ja)

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JP57159327A JPS5949187A (ja) 1982-09-13 1982-09-13 電磁誘導加熱方式
AU18763/83A AU543894B2 (en) 1982-09-13 1983-09-06 Electromagnetic induction heating apparatus
US06/530,675 US4549056A (en) 1982-09-13 1983-09-09 Electromagnetic induction heating apparatus capable of heating nonmagnetic cooking vessels
NLAANVRAGE8303136,A NL189227C (nl) 1982-09-13 1983-09-10 Inrichting voor het inductief verwarmen van metalen kookvaten.
GB08324323A GB2128060B (en) 1982-09-13 1983-09-12 Electromagnetic induction heating apparatus
CA000436497A CA1201174A (en) 1982-09-13 1983-09-12 Electromagnetic induction heating apparatus
KR2019890002130D KR890003616Y1 (ko) 1982-09-13 1983-09-13 전자 유도 가열 장치
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DE19833332990 DE3332990A1 (de) 1982-09-13 1983-09-13 Elektromagnetische induktionsheizvorrichtung

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JPH0237076B2 JPH0237076B2 (ja) 1990-08-22

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007234278A (ja) * 2006-02-28 2007-09-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 誘導加熱調理器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007234278A (ja) * 2006-02-28 2007-09-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 誘導加熱調理器
JP4492559B2 (ja) * 2006-02-28 2010-06-30 パナソニック株式会社 誘導加熱調理器

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KR890003616Y1 (ko) 1989-05-27
JPH0237076B2 (ja) 1990-08-22

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