JP3967446B2 - Induction heating cooker - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱コイルに高周波電流を流して被加熱体を誘導加熱する誘導加熱調理器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の誘導加熱調理器としては、例えば、螺旋状に巻かれた複数のコイルを各コイル間に絶縁体を介在させて上下方向に多段に積層し、巻数の増大を可能とした加熱コイルを備え、この加熱コイルの巻数を低抵抗鍋や高抵抗鍋等の負荷の材質に応じて切り換えるようにしたものがある(実公平3−19192号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、さらに誘導加熱調理器の効率を向上させるには、加熱コイルと鍋との電磁的な結合を考慮する必要があり、加熱コイルの全体寸法に対し、素線の占積率、即ち、加熱コイルの全体積に対する素線の占める割合を上げる必要がある。上述のような多段型の加熱コイルでは、コイルとコイル間で、コイル表面に凹凸があり、その間に隙間が空くし、また、複数のコイル間には絶縁体を入れなければならないので、占積率が向上できず、効率を上げることは難しい。また、多段コイルに形成するには、コイル−コイル間に高電圧がかかるため、絶縁体を入れた後、接着しなければならず、製造も難しく、コスト高になる。
【0004】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、加熱効率が高く、製造容易で低コストの誘導加熱調理器を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、被加熱体を誘導加熱する加熱コイルを、第1のコイルと該第1のコイルの外側に同心的に巻回した第2のコイルと該第2のコイルの外側に同心的に巻回した第3のコイルとで構成し、前記被加熱体が低抵抗、低透磁率のときは前記第1のコイル、第2のコイル及び第3のコイルを直列接続して用い、高抵抗又は/及び高透磁率のときは、前記第1のコイル及び第3のコイルを直列接続して用いるように構成してなることを要旨とする。この構成により、第1のコイルまたは第3のコイルを用いて高抵抗又は/及び高透磁率の被加熱体を加熱する場合に比べて、加熱むらの発生を防止することが可能となる。
【0015】
請求項2記載の発明は、上記請求項1記載の誘導加熱調理器において、前記加熱コイルを構成する各コイルをモールドすると共に、モールド用金型から前記各コイルの接続端子取出し部には、予め熱収縮チューブを被せてモールド材の注形を実行してなることを要旨とする。この構成により、エポキシ等のモールド材固化のためのヒーティングの際、熱収縮チューブが縮まりモールド材の流出が防止されて接続端子取出し部にモールド材が固化することがなくなる。この結果、モールド材の固化による接続端子取出し部の折損が防止される。
【0016】
請求項3記載の発明は、上記請求項2記載の誘導加熱調理器において、前記各コイルの接続端子取出し部の前記リッツ線には、シリコンを充填させた後に前記熱収縮チューブを被せてなることを要旨とする。この構成により、リッツ線にシリコンを浸み込ませておくことで、より確実にモールド材の流出が防止されて接続端子取出し部の折損がなくなる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0018】
誘導加熱調理器は、スパイラル状に巻いた加熱コイルに高周波電流を流して磁束を発生させ、被加熱体である鍋の底に渦電流を流して鍋を加熱するものである。加熱コイルと鍋間の電磁的結合をよくすると、加熱効率が向上する。その方法として、加熱コイルの全体積に対し、素線(含む絶縁層)の体積の占める割合(占積率)を増やすと素線同士がまず密に結合し、インダクタンスが大きくなり、鍋との電磁的結合が増加する。また、加熱コイルと鍋間の距離は、トッププレートがあると共に熱対策の点で必要以上に近付けることはできない。そのため、占積率を大きくできる1段コイルは、電流と鍋間が近付くことになり、電磁的結合が上がり、効率が向上する。特に、アルミや銅鍋の加熱時、非磁性体のため、加熱コイルに流れる電流と鍋間の距離を狭めると加熱効率が向上する。
【0019】
以下に、各実施の形態を順に説明する。
【0020】
図1乃至図3は、本発明の第1の実施の形態を示す図である。図1を用いて加熱コイル1Aから説明する。加熱コイル1Aは、第1のコイル2の外側に第2のコイル3、第2のコイル3の外側に第3のコイル4、その外側に第4のコイル5が同心的に巻回されて構成されている。各コイルの巻数は、一例として、第1のコイル2が12T(ターン)、第2のコイル3が8T、第3のコイル4が60T、第4のコイル5が5Tになっている。18はトッププレートである。被加熱体である鍋20を効率良く加熱するには、表1に示すように、鍋20の表皮抵抗は、その材質により変わるので、加熱コイル1Aの巻数を、鍋20を構成する各種材質の表皮抵抗に合わせる必要があり、上述のような各コイルの巻数となっている。
【0021】
【表1】
加熱コイル1Aの入力インピーダンスは、(表皮抵抗)×(加熱コイルの巻数の2乗)に比例する。したがって、入力インピーダンスが定格入力に対して整合するときが効率が良い。表皮抵抗の大きい鉄の場合は、巻数が少なくてよく、5Tの第4のコイル5を用い、端子17a,17b間に高周波電流を流す。次に表皮抵抗の小さい18−8ステンレス鍋の場合は、端子17bと17cを接続し、合計で65Tとなるように第3のコイル4と第4のコイル5を直列に接続し、端子17a,17d間に高周波電流を流す。アルミニウムの場合は、合計で73Tとなるように第2のコイル3、第3のコイル4及び第4のコイル5を直列に接続し、端子17a,17f間に高周波電流を流す。最も表皮抵抗の小さい銅鍋の場合は、合計で85Tとなるように第1から第4のコイル2,3,4,5を直列接続し、端子17a,17h間に高周波電流を流す。このようにすれば、鍋20の材質に合った加熱コイル1Aの巻数で効率良く加熱することができる。ここで、図1に、例えば第4のコイル5をトッププレート18側に幾分近付けて示したように、複数のコイル2,3,4,5の上面は、同一平面上ではなく凹凸があってもよい。しかし、ターン数の少ない第4のコイル5はトッププレート18側に近付ける等、各コイル2,3,4,5のターン数に応じてなるべくトッププレート18側に近付けておいた方が一層効率がよくなる。
【0022】
次に、図2を用いて、誘導加熱調理器の回路構成及び作用を説明する。27は商用交流電源、28はダイオードブリッジ、29は平滑用のコンデンサであり、ダイオードブリッジ28及びコンデンサ29で直流電源回路が構成されている。インバータ駆動回路23からの駆動信号でスイッチング素子Q1 ,Q2 が交互にオン/オフを繰り返し、直流電源回路からの直流電圧を周期的にオン/オフすることで、加熱コイル1Aに高周波電流を流す。このとき、インバータの制御は、スイッチング素子Q2 の電圧と共振コンデンサC1 の電圧の位相を位相比較回路21で検知し、ボルテージコントロールオシレータ22にそれを入力するPLLフィードバック回路で行われる。これにより、スイッチング素子Q2 の電圧と共振回路に流れる電流の位相差を一定にすることができ、使用者が入力設定手段で入力設定を行うと位相差設定回路24により位相差を変えて所望の入力にする。材質検知回路25は、インバータの電流値をCTにより検出し、鍋材質に合った適切な加熱コイル巻数及び鍋材質に合った適切な周波数になるようにコンデンサ容量を切り換える。
【0023】
まず、動作開始時、第1乃至第4のコイル2,3,4,5及びコンデンサC1 ,C2 ,C3 ,C4 が直列接続になるようにスイッチSW1 ,SW2 ,SW3 をそれぞれ17b−17c,17d−17e,17f−17g接続になるように切り換える。このとき、銅鍋を載せたときは、正常なインバータ電流が流れ、効率良く加熱でき動作を続ける。それ以外の鍋(アルミ、鉄、ステンレス)は、表皮抵抗が大きいので、電流が少ない。したがって、動作を止め、加熱コイル1Aの巻数を減らす必要があり、第2乃至第4のコイル3,4,5及びコンデンサC1 ,C2 ,C3 が直列接続になるようにスイッチSW3 を17f−17k接続になるように切り換える。このとき、アルミ鍋が載せられていたら、正常なインバータ電流が流れ効率良く加熱でき動作を続ける。それ以外の鍋(鉄、ステンレス)は、表皮抵抗が大きいので、電流が少ない。したがって、動作を止め、加熱コイル1Aの巻数を減らす必要があり、第3、第4のコイル4,5及びコンデンサC1 ,C2 が直列接続になるようにスイッチSW2 を17d−17j接続になるように切り換える。このとき、ステンレス鍋が載せられていたら、正常なインバータ電流が流れ効率良く加熱でき動作を続ける。このとき、鉄鍋は、ステンレスより表皮抵抗が大きいので、電流が少ない。したがって、動作を止め、加熱コイル1Aの巻数を減らす必要があり、第4のコイル5及びコンデンサC1 が直列接続になるようにスイッチSW1 を17b−17i接続になるように切り換える。このとき鉄鍋が載せられていたら、正常なインバータ電流が流れ効率良く加熱でき動作を続ける。このように、鍋材質に合った加熱コイル巻数を用いることで、どの鍋でも効率良く加熱することができる。図3は、上述のように、加熱コイル1Aを1段化して占積率を上げた場合において、アルミ鍋を加熱した場合の占積率に対する加熱効率の関係を示している。占積率を40%以上にすると、ほぼ一定値で高加熱効率とすることができる。占積率が40%程度以下になると、加熱効率が極端に悪化する。これは、結合係数が小さくなったためである。
【0024】
図4及び図5には、本発明の第2の実施の形態を示す。図4において、加熱コイル1Bは、第1のコイル6の外側に第2のコイル7、第2のコイル7の外側に第3のコイル8、その外側に第4のコイル9が同心的に巻回されて構成されている。各コイル6,7,8,9の直径は、第1のコイル6が100mm、第2のコイル7が160mm、第3のコイル8が200mm、第4のコイル9が220mmとなっている。鍋20を効率良く加熱するには、鍋20の直径に合わせた加熱コイルで加熱する必要がある。アルミ鍋の直径が220mm以上の場合は、第4のコイル9を用い、端子17a,17b間に高周波電流を流す。次に小さい直径200mmから220mmのアルミ鍋の場合は、第3のコイル8を用い、17c,17d間に高周波電流を流す。直径160mmから200mmのアルミ鍋の場合は、第2のコイル7を用い、直径160mm以下のアルミ鍋は、第1のコイル6を用いる。特に、アルミ鍋の場合、加熱コイル1Bと鍋20間の距離が大きく離れると、加熱効率が低下するので、鍋径に合った大きさのコイルを用いると効率良く加熱できる。鍋20に流れる電流は、ほぼ加熱コイルの形状の内径と外径の中間部を流れる。したがって、鍋径が大きいものは、コイルの寸法の大きいものを用いると、電流の流れる経路長が長く、加熱コイル1Bの入力抵抗が上がり、効率が良くなる。即ち、鍋20を加熱する入力に比例関係がある鍋の入力抵抗Rinは、
Rin∝Rs ・L …(1)
Rs ;表皮抵抗、L;鍋に流れる電流の経路長
であり、表皮抵抗Rs は、
Rs =√(f・μr・ρ) …(2)
f;周波数、μr;比透磁率、ρ;抵抗率
となる。加熱コイルの損失が同じなら、入力抵抗Rinが大きいものほど、加熱効率は向上する。特に、アルミ又は銅鍋の場合、加熱コイルの巻数、周波数とも上げる必要があり、加熱コイルの損失が大きく、効率を向上させるのが難しいが、鍋の外径付近に電流が流れるような加熱コイルの形状であると大きく効率が向上する。一方、アルミ・銅鍋直径より大きい内径の加熱コイルで加熱すると、非磁性体であるため、加熱コイルの磁束が鍋に入らず著しく効率が悪化する。
【0025】
次に、図5を用いて、誘導加熱調理器の回路構成及び作用を説明する。鍋径検知回路26は、インバータの電流値をCTにより検出し、鍋径に合った適切な加熱コイル形状に、スイッチSW5 を切り換える。このとき、大きい径のコイルから順次小さい径のコイルへ切換えていく。まず、動作開始時、第4のコイル9及びコンデンサC5 が直列接続になるように切換えスイッチSW5 を17j−17a接続になるように切り換える。このとき、直径220mm以上のアルミ鍋を載せたときは、正常なインバータ電流が流れ効率良く加熱でき動作を続ける。これ以下の鍋は、磁束が鍋に入らず入力抵抗が小さく、電流が大きい。したがって、動作を止め、加熱コイル1Bを切り換える必要があり、第3のコイル8及びコンデンサC5 が直列接続になるように切換えスイッチSW5 を17j−17c接続になるように切り換える。このとき、直径200mmから220mm以上のアルミ鍋が載せられていたら、正常なインバータ電流が流れ効率良く加熱でき動作を続ける。これ以下の鍋は、磁束が鍋に有効に入らず入力抵抗が小さく、電流が大きい。したがって、動作を止め、加熱コイル1Bを切り換える必要があり、第2のコイル7及びコンデンサC5 が直列接続になるように切換えスイッチSW5 を17j−17e接続になるように切り換える。このとき、直径160mmから200mmのアルミ鍋が載せられていたら、正常なインバータ電流が流れ効率良く加熱でき動作を続ける。これ以下の鍋は、磁束が鍋に有効に入らず入力抵抗が小さく、電流が大きい。したがって、動作を止め、加熱コイル1Bを切り換える必要があり、第1のコイル6及びコンデンサC5 が直列接続になるように切換えスイッチSW5 を17j−17g接続になるように切り換える。このとき、直径160mm以下程度のアルミ鍋が載せられていたら、正常なインバータ電流が流れ効率良く加熱でき動作を続ける。このように、鍋径に合った大きさの加熱コイルを用いて加熱すると、低抵抗、非磁性のアルミ、銅鍋でも効率良く加熱することができる。また、鉄、ステンレスでもこの方法は有効である。
【0026】
図6には、本発明の第3の実施の形態を示す。アルミ、銅等の低抵抗・非磁性の鍋20は、第1のコイル10(例えば65T)と第2のコイル11(例えば20T)を直列接続した加熱コイル1Cで加熱し、鉄、ステンレス等の高抵抗又は磁性の鍋20は、外側の第2のコイル11を用いる。このとき、鉄、ステンレス鍋を加熱する入力抵抗Rinは前記式(1)で表され、また、表皮抵抗Rs は前記式(2)で表される。したがって、入力抵抗Rinはインバータ周波数が同じなら、固定値となる。鉄、ステンレスの高抵抗又は磁性の鍋用コイルを外側に巻くと、電流の流れる経路長が長くなり(図6(b))、入力抵抗Rinが大きくなる。したがって、加熱コイル1Cのみの損失は、一定なので効率が向上する。よって、鉄、ステンレス加熱は外側の第2のコイル11を用いる。
【0027】
図7には、本発明の第4の実施の形態を示す。アルミ、銅等の低抵抗・非磁性の鍋20は、第1のコイル12(例えば20T)と第2のコイル13(例えば65T)を直列接続した加熱コイル1Dで加熱し、鉄、ステンレスの高抵抗又は磁性の鍋20は、内側の第1のコイル12を用いる。鉄、ステンレスにおいて小径の鍋20を加熱するとき、加熱コイル1Dの直径が鍋20に比べて大きすぎると、磁束が有効に鍋20に入らず、効率良く加熱することができない。そこで、内側に巻いた第1のコイル12で小径鍋を加熱すると図7(b)のように有効に磁束が鍋20に鎖交して、効率良く加熱することができる。
【0028】
本発明の第5の実施の形態を、前記図7を参照して説明する。直径の大きい鍋20は、第2のコイル13を用い、直径の小さな鍋20は内側に巻いた第1のコイル12を用いる。鍋20により、加熱コイルの大きさを変えることにより効率良く加熱することができる。
【0029】
図8には、本発明の第6の実施の形態を示す。アルミ、銅等の低抵抗・非磁性の鍋20は、第1のコイル14(例えば30T)、第2のコイル15(例えば20T)及び第3のコイル16(例えば35T)を直列接続した加熱コイル1Eで加熱し、鉄、ステンレスの高抵抗又は磁性の鍋20は、中間の第2のコイル15を用いる。鉄、ステンレス鍋は、アルミ等に比べて熱伝導率が悪い。したがって、標準的な大きさの鍋20において、鍋底に流れる電流の経路は鍋20の中心と外周部の中間辺りに流すことが(図8(b))、鍋加熱において、鍋底温度が均一化し調理性能がよくなる。
【0030】
図9には、本発明の第7の実施の形態を示す。アルミ、銅等の低抵抗・非磁性の鍋は、第1のコイル41(例えば10T)、第2のコイル42(例えば65T)及び第3のコイル43(例えば10T)を直列接続した加熱コイル1Gで加熱し、鉄、ステンレスの高抵抗又は磁性の鍋は、第1のコイル41及び第3のコイル43を直列接続して用いる。鉄、ステンレス鍋だけでなくアルミ、銅等の鍋も加熱できるようにする1段コイルでは、アルミ、銅等の鍋を加熱する場合に比べ、鉄、ステンレス鍋を加熱する場合のコイル巻数は少ない。さらに、鍋には、加熱コイルに電流を流した上部分で、鍋にも電流が流れ発熱する。したがって、鉄、ステンレス鍋を加熱するとき、1箇所のコイルを使って誘導加熱すると、その部分だけが発熱して加熱むらを起こすおそれがある。特に、被加熱物が加熱中に動かす事の少ないホットケーキ等の場合、電流を流したコイル上面は焼けるが、それ以外は生焼けになってしまう不具合が発生し得る。そこで、内側の第1のコイル41と外側の第3のコイル43に電流を流すことで、加熱むらの発生を少なくすることができる。
【0031】
次に、図10を用いて、第7の実施の形態に係る加熱コイル1Gを用いた誘導加熱調理器の回路構成及び作用を説明する。材質検知回路25は、インバータの電流値をCTにより検出し、鍋の材質に合った適切な加熱コイル巻数及び鍋の材質に合った適切な周波数になるようにコンデンサ容量を、それぞれスイッチSW6 及びSW7 を制御することで、切り換える。
【0032】
まず、動作開始時、第1乃至第3のコイル41,42,43及びコンデンサC6 ,C7 が直列接続になるようにスイッチSW6 ,SW7 をそれぞれ17a−17b,17d−17e接続になるように切り換える。このとき、アルミ、銅等の鍋を載せたときは、正常なインバータ電流が流れ、効率良く加熱でき動作を続ける。それ以外の鍋(鉄、ステンレス)は、動作を止め、第1、第3のコイル41,43及びコンデンサC7 を直列接続にすべくスイッチSW6 を17a−17c接続になるように、またスイッチSW7 を17d−17f接続になるように切り換える。
【0033】
図11は、上記図10の変形例であり、鍋の材質に合った適切な加熱コイル巻数及び鍋の材質に合った適切な周波数になるようなコンデンサ容量の切り換えを1つのスイッチSW8 で実現した構成である。すなわち、アルミ、銅等の鍋を加熱するときには、スイッチSW8 を17a−17b接続となるようにし、鉄、ステンレスの鍋を加熱するときには、スイッチSW8 を17a−17cとなるように切り換えるのである。この構成によれば、上記図10の構成に比べてコストダウンを図ることができる。
【0034】
図12には、本発明の第8の実施の形態を示す。アルミ、銅等の低抵抗・非磁性の鍋は、第1のコイル51(例えば10T)及び第2のコイル52(例えば75T)を直列接続した加熱コイル1Hで加熱し、鉄、ステンレスの高抵抗又は磁性の鍋は、第1のコイル51及び第3のコイル53(例えば10T)を直列接続して用いる。これにより、図9に示した実施の形態と同様に加熱むらの発生を少なくすることができる。
【0035】
次に、図13を用いて、第8の実施の形態に係る加熱コイル1Hを用いた誘導加熱調理器の回路構成及び作用を説明する。材質検知回路25は、インバータの電流値をCTにより検出し、鍋の材質に合った適切な加熱コイル巻数及び鍋の材質に合った適切な周波数になるようにコンデンサ容量を、スイッチSW9 を制御することで、切り換える。
【0036】
まず、動作開始時、第1及び第2のコイル51,52及びコンデンサC8 ,C9 が直列接続になるようにスイッチSW9 を17a−17b接続になるように切り換える。このとき、アルミ、銅等の鍋を載せたときは、正常なインバータ電流が流れ、効率良く加熱でき動作を続ける。それ以外の鍋(鉄、ステンレス)は、動作を止め、第1、第3のコイル51,53及びコンデンサC9 を直列接続にすべくスイッチSW9 を17a−17c接続になるように切り換える。
【0037】
このような回路構成により、スイッチが1個で済み、コストダウンを図ることができ、また、アルミ、銅等の鍋の加熱時には、スイッチSW9 の切り換えに伴い、第2のコイル52の外側で5kV程度の電圧が発生するが、コイル52外側でこれに対する絶縁処理を容易に施すことができる。
【0038】
なお、上記第8の実施の形態では、アルミ、銅等の低抵抗・非磁性の鍋を、第1のコイル51(例えば10T)及び第2のコイル52(例えば75T)を直列接続した加熱コイル1Hで加熱し、鉄、ステンレスの高抵抗又は磁性の鍋を、第1のコイル及び第3のコイル53(例えば10T)を直列接続して用いるようにしたが、アルミ、銅等の低抵抗・非磁性の鍋を、第3のコイル53及び第2のコイル52を直列接続した加熱コイル1Hで加熱し、鉄、ステンレスの高抵抗又は磁性の鍋を、第1のコイル51及び第3のコイル53を直列接続して用いるようにしてもよい。これは、鉄鍋等の加熱に使用する内側または外側のコイルの幅が、第2のコイル52に比べて巻数が少なく、1cm程度で、コイル全体の直径が19cm程度であるため、アルミ、銅等の加熱時、内側または外側のいずれかのコイルを使用しなくても、加熱むらの影響が小さいことによる。この場合の回路構成としては、図13において、第1のコイル51と第3のコイル53の接続配置位置を逆にすればよい。
【0039】
図14には、本発明の第9の実施の形態を示す。アルミ、鉄兼用1段コイルにおいて加熱コイル1Fをモールドする。低抵抗、非磁性鍋を加熱するためには、鍋の表皮抵抗が小さいため、加熱コイル巻数を増加させる必要があり、加熱コイル電圧が高くなる。したがって、トッププレート18にシールド用導電体物30を配置し、それを低電圧部と接続する必要がある。よって、コイル−シールド間で絶縁破壊防止用にエポキシモールドする必要がある。31はフェライトである。
【0040】
図15乃至図17には、本発明の第10の実施の形態を示す。エポキシモールドするとき、1段加熱コイルの場合は、容易にエポキシ型でコイル成形をしモールドする一体成形が可能である。図15に示すように、アルミ等エポキシを離形できる型33aに直接加熱コイルのリッツ線32を巻き、途中からリッツ線32を出し、第1のコイルを作り、その後第2のコイルを巻き始める。この型は中心軸を中心に回すことができる。次に、図16(a)に示すように、それをエポキシ樹脂を流し込める型33bにセットし、エポキシ注形を行う。そのとき、コイル上面は、コイルリッツ線32がむき出しになり、トッププレートのシールド用導電体物と絶縁破壊が起こるおそれがある。そこで、図17のように再度、コイル上面が開いた型33cに入れ、エポキシ注形を行う。このとき、コイル下面にフェライト31接着を行う。1段加熱コイルの引き出しリッツ線32aや巻き始め、巻き終りのリッツ線32bの部分にエポキシが毛細管現象により、型33bの外へはみ出してくると、その部分が動いたとき折れてしまうおそれがある。そこで、熱収縮チューブ34をその部分に取り付け、エポキシを固めるためにヒーティングするとき、熱収縮チューブ34を収縮させてその部分を縮めることで、エポキシの流出を防ぐことができる。このとき、リッツ線32a,32bにシリコン35を浸み込ませることで(図16(b))、より確実にエポキシの流出を防ぐことができる。
【0048】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1記載の発明によれば、被加熱体を誘導加熱する加熱コイルを、第1のコイルと該第1のコイルの外側に同心的に巻回した第2のコイルと該第2のコイルの外側に同心的に巻回した第3のコイルとで構成し、高抵抗又は/及び高透磁率のときは、前記第1のコイル及び第3のコイルを直列接続して用いるようにしたので、第1のコイルまたは第3のコイルを用いて高抵抗又は/及び高透磁率の被加熱体を加熱する場合に比べて、加熱むらの発生を確実に防止することができる。
【0051】
請求項2記載の発明によれば、前記加熱コイルを構成する各コイルをモールドすると共に、モールド用金型から前記各コイルの接続端子取出し部には、予め熱収縮チューブを被せてモールド材の注形を実行するようにしたため、モールド材の流出がなくなり、モールド材の固化による接続端子取出し部の折損が防止されて歩留まりが向上し、製造性を高めることができる。
【0052】
請求項3記載の発明によれば、前記各コイルの接続端子取出し部の前記リッツ線には、シリコンを充填させた後に前記熱収縮チューブを被せるようにしたため、より確実にモールド材の流出が防止されて接続端子取出し部の折損がなくなり、一層製造性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る誘導加熱調理器の第1の実施の形態における加熱コイル部分の断面図である。
【図2】上記第1の実施の形態の回路図である。
【図3】上記第1の実施の形態において占積率と加熱効率の関係を示す特性図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態における加熱コイル部分の断面図である。
【図5】上記第2の実施の形態の回路図である。
【図6】本発明の第3の実施の形態における加熱コイル部分を示す図である。
【図7】本発明の第4の実施の形態における加熱コイル部分を示す図である。
【図8】本発明の第6の実施の形態における加熱コイル部分を示す図である。
【図9】本発明の第7の実施の形態における加熱コイル部分の断面図である。
【図10】上記第7の実施の形態の回路図である。
【図11】上記第7の実施の形態の他の回路図である。
【図12】本発明の第8の実施の形態における加熱コイル部分の断面図である。
【図13】上記第8の実施の形態の回路図である。
【図14】本発明の第9の実施の形態における加熱コイル部分の断面図である。
【図15】本発明の第10の実施の形態において金型に直接リッツ線を巻回してコイル成形を行う工程を説明するための図である。
【図16】上記第10の実施の形態において成形後のコイルをエポキシモールドする工程を説明するための図である。
【図17】上記第10の実施の形態においてコイル上面に再度エポキシ注形を行う工程を説明するための図である。
【符号の説明】
1A−1H 加熱コイル
2〜16 コイル
18 トッププレート
20 鍋(被加熱体)
32 リッツ線
33a〜33c 金型
34 熱収縮チューブ
35 シリコン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an induction heating cooker that induces and heats an object to be heated by supplying a high-frequency current to a heating coil.
[0002]
[Prior art]
As a conventional induction heating cooker, for example, a plurality of coils wound spirally are stacked in multiple stages in the vertical direction with an insulator interposed between each coil, and provided with a heating coil capable of increasing the number of turns. There is one in which the number of turns of the heating coil is switched according to the material of the load such as a low resistance pan or a high resistance pan (Japanese Utility Model Publication No. 3-19192).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to further improve the efficiency of the induction heating cooker, it is necessary to consider the electromagnetic coupling between the heating coil and the pan, and the space factor of the wire, that is, the heating, with respect to the overall dimensions of the heating coil. It is necessary to increase the ratio of the wire to the total coil volume. In the multi-stage heating coil as described above, there are irregularities on the coil surface between the coils, there is a gap between them, and an insulator must be inserted between the multiple coils. The rate cannot be improved and it is difficult to increase the efficiency. In addition, since a high voltage is applied between the coils to form the multi-stage coil, it is necessary to bond the insulator after putting it in, so that it is difficult to manufacture and the cost is high.
[0004]
The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an induction heating cooker that has high heating efficiency, is easy to manufacture, and is low in cost.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
To solve the above problem,Claim1The described inventionA heating coil for inductively heating an object to be heated is a first coil, a second coil concentrically wound around the outside of the first coil, and a second coil concentrically wound around the outside of the second coil. When the object to be heated has a low resistance and a low magnetic permeability, the first coil, the second coil, and the third coil are used in series, and a high resistance or / and a high resistance are used. In the case of magnetic permeability, the first coil and the third coil are connected in series and used.Is the gist. With this configuration, it is possible to prevent the occurrence of uneven heating as compared with the case where a heated object having high resistance and / or high magnetic permeability is heated using the first coil or the third coil.
[0015]
Claim2The invention described is the above claim.1In the induction heating cooker described,Each coil constituting the heating coil is molded, and a molding material is casted by previously covering the connecting terminal extraction portion of each coil from the molding die with a heat shrinkable tube.Is the gist. With this configuration, when heating for solidifying a mold material such as epoxy, the heat-shrinkable tube is contracted to prevent the mold material from flowing out and the mold material is not solidified in the connection terminal extraction portion. As a result, breakage of the connection terminal extraction portion due to solidification of the molding material is prevented.
[0016]
Claim3The invention described is the above claim.2In the induction heating cooker described above, the gist is that the litz wire of the connection terminal extraction portion of each coil is covered with the heat shrinkable tube after being filled with silicon. With this configuration, by allowing silicon to soak into the litz wire, the mold material can be more reliably prevented from flowing out, and the connecting terminal extraction portion can be prevented from being broken.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
An induction heating cooker heats a pot by causing a high-frequency current to flow through a spirally wound heating coil to generate magnetic flux, and causing an eddy current to flow through the bottom of the pan, which is the object to be heated. When the electromagnetic coupling between the heating coil and the pan is improved, the heating efficiency is improved. As the method, when the ratio of the volume of the wire (including the insulating layer) to the total volume of the heating coil (space factor) is increased, the wires are first tightly coupled to increase the inductance, Electromagnetic coupling increases. Moreover, the distance between the heating coil and the pan cannot be brought closer than necessary in terms of heat countermeasures as well as the top plate. Therefore, the one-stage coil that can increase the space factor brings the current and the pan closer, increases electromagnetic coupling, and improves efficiency. In particular, when heating an aluminum or copper pan, since it is a non-magnetic material, heating efficiency is improved by reducing the current flowing through the heating coil and the distance between the pans.
[0019]
Below, each embodiment is described in order.
[0020]
1 to 3 are views showing a first embodiment of the present invention. The
[0021]
[Table 1]
The input impedance of the
[0022]
Next, the circuit configuration and operation of the induction heating cooker will be described with reference to FIG. 27 is a commercial AC power supply, 28 is a diode bridge, 29 is a smoothing capacitor, and the
[0023]
First, at the start of operation, the first to
[0024]
4 and 5 show a second embodiment of the present invention. In FIG. 4, the
Rin∝Rs · L (1)
Rs: skin resistance, L: path length of current flowing in the pan
And the skin resistance Rs is
Rs = √ (f · μr · ρ) (2)
f: frequency, μr: relative permeability, ρ: resistivity
It becomes. If the loss of the heating coil is the same, the heating efficiency improves as the input resistance Rin increases. In particular, in the case of aluminum or copper pans, it is necessary to increase both the number of turns and the frequency of the heating coil. The efficiency is greatly improved with this shape. On the other hand, when heated with a heating coil having an inner diameter larger than the diameter of the aluminum / copper pan, since it is a non-magnetic material, the magnetic flux of the heating coil does not enter the pan and the efficiency is significantly deteriorated.
[0025]
Next, the circuit configuration and operation of the induction heating cooker will be described with reference to FIG. The pot
[0026]
FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention. A low-resistance
[0027]
FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention. A low resistance /
[0028]
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The
[0029]
FIG. 8 shows a sixth embodiment of the present invention. A low-resistance
[0030]
FIG. 9 shows a seventh embodiment of the present invention. A low-resistance nonmagnetic pan such as aluminum or copper is a heating coil 1G in which a first coil 41 (for example, 10T), a second coil 42 (for example, 65T), and a third coil 43 (for example, 10T) are connected in series. The
[0031]
Next, the circuit configuration and operation of the induction heating cooker using the heating coil 1G according to the seventh embodiment will be described with reference to FIG. The
[0032]
First, at the start of operation, the first to
[0033]
FIG. 11 is a modification of FIG. 10 described above, and switches the capacitor capacity so that the appropriate number of heating coil turns suitable for the material of the pan and the appropriate frequency suitable for the material of the pan are obtained.8This is the configuration realized in That is, when heating pans such as aluminum and copper, switch SW8Switch 17a-17b, and when heating an iron or stainless steel pan, switch SW8Is switched to 17a-17c. According to this configuration, the cost can be reduced as compared with the configuration of FIG.
[0034]
FIG. 12 shows an eighth embodiment of the present invention. Low resistance and non-magnetic pans such as aluminum and copper are heated by a
[0035]
Next, the circuit configuration and operation of the induction heating cooker using the
[0036]
First, at the start of operation, the first and
[0037]
With such a circuit configuration, only one switch is required, and the cost can be reduced. When a pan such as aluminum or copper is heated, the switch SW9As a result of the switching, a voltage of about 5 kV is generated outside the
[0038]
In the eighth embodiment, a low resistance / nonmagnetic pan such as aluminum or copper is connected to a heating coil in which a first coil 51 (for example, 10T) and a second coil 52 (for example, 75T) are connected in series. Heated at 1H and used a high-resistance or magnetic pot of iron or stainless steel with a first coil and a third coil 53 (for example, 10T) connected in series. A non-magnetic pan is heated by a
[0039]
FIG. 14 shows a ninth embodiment of the present invention. The
[0040]
15 to 17 show a tenth embodiment of the present invention. In the case of epoxy molding, in the case of a one-stage heating coil, it is possible to easily perform integral molding by forming a coil with an epoxy mold. As shown in FIG. 15, a
[0048]
【The invention's effect】
As explained above,Claim1According to the described invention, the heating coil for induction heating the object to be heated is provided on the outside of the first coil, the second coil concentrically wound around the outside of the first coil, and the outside of the second coil. Since the first coil and the third coil are connected in series when the resistance is high and / or high magnetic permeability, the first coil and the third coil are connected in series. As compared with the case where a heated object having a high resistance or / and a high magnetic permeability is heated using this coil or the third coil, the occurrence of uneven heating can be reliably prevented.
[0051]
Claim2According to the described invention,While molding each coil constituting the heating coil,Since the molding material is cast by covering the connecting terminal extraction part of each coil from the mold for molding with a heat-shrink tube in advance, there is no outflow of the molding material, and the connection terminal is extracted by solidifying the molding material. The breakage of the portion is prevented, the yield is improved, and the productivity can be improved.
[0052]
Claim3According to the invention described above, since the Litz wire of the connection terminal extraction portion of each coil is covered with the heat shrinkable tube after being filled with silicon, the molding material is prevented from flowing out more reliably. The breakage of the terminal lead-out portion is eliminated, and the productivity can be further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a heating coil portion in a first embodiment of an induction heating cooker according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of the first embodiment.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between a space factor and heating efficiency in the first embodiment.
FIG. 4 is a sectional view of a heating coil portion in a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram of the second embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a heating coil portion in a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a heating coil portion in a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a heating coil portion in a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a sectional view of a heating coil portion according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a circuit diagram of the seventh embodiment.
FIG. 11 is another circuit diagram of the seventh embodiment.
FIG. 12 is a sectional view of a heating coil portion according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a circuit diagram of the eighth embodiment.
FIG. 14 is a sectional view of a heating coil portion according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram for explaining a process of forming a coil by winding a litz wire directly around a mold in the tenth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a diagram for explaining a process of epoxy molding a coil after molding in the tenth embodiment;
FIG. 17 is a diagram for explaining a process of performing epoxy casting again on the coil upper surface in the tenth embodiment;
[Explanation of symbols]
1A-1H Heating coil
2-16 coils
18 Top plate
20 pans (objects to be heated)
32 litz wire
33a-33c Mold
34 Heat Shrink Tube
35 silicon
Claims (3)
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